DE2549370A1 - METHOD AND DEVICE FOR GENERATING HYDROGEN FROM WATER - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR GENERATING HYDROGEN FROM WATERInfo
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Description
Titel: Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser Title: Process and device for the production of hydrogen from water
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff durch Verdrängung aus Wasser mit nachfolgender Regenerierung eines Reaktionsmittels. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung befaßt sich also mit Erzeugung von Wasserstoff und i nsbesondere mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur reaktiven Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser.The invention relates to a method for producing hydrogen by displacement from water with subsequent regeneration of a reactant. The invention also relates to an apparatus to carry out this procedure. The invention is thus concerned with the production of hydrogen and in particular with a process and a device for the reactive generation of hydrogen from water.
Die 1970-er Jahre sind zu einer kritischen Periode der Menschheit geworden. Der Energieverbrauch ist überall in der Welt in Folge der Bevölkerungsexplosion, einer beschleunigten industriealisierung, wirtschaftlichen Wachstums und sozialer Entwicklung fortgesetzt gestiegen. Man hat von einer Portsetzung der heftigen Forderung nach allen Formen der Energie überall in der Welt auszugehen. Der anhaltende Drang nach gesteigerter IndustrieaIisierung, Mechanisierung und besserem Lebensstandard wird weiterhin denThe 1970s have become a critical period for humanity. Energy consumption is consecutive all over the world the population explosion, accelerated industrialization, economic growth and social development continued gone up. One has to start from a continuation of the fierce demand for all forms of energy everywhere in the world. The continuing drive for increased industrialization, Mechanization and better living standards will continue
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Wunsch nach allen Arten von Brenn-, Treib- bzw. Kraftstoff, insbesondere in den Entwicklungsländern,verstärken. Dieses Wachstum wird schon vorhandene komplizierte Probleme weiter komplizieren, die hinsichtlich der Entwicklung von Brennstoffvorräten und deren adäquaten Lieferung, Umwandlung und Nutzung bestehen. Die Öffentlichkeit wird sich in einem wachsenden Umfang bewußt, daß die sozialen und umweltbedingten Probleme mit der Herstellung und dem Verbrauch von Brennstoff zusammenhängen. Im Hinblick darauf hat sich eine verwickelte Beschränkung hinsichtlieh der Gewinnung, Verarbeitung und Nutzung von Energiequellen ergeben. Leistungsfähigkeit in der Erzeugung von Energie ist eines der kritischsten wichtigen technischen Probleme des Tages. Die besseren Arten unserer natürlichen Brennstoffe, nämlich die besten und am leichtesten zugänglichen Kohle-, Erdöl- und NaturgasVorräte, gehen fraglos ihrer Erschöpfung entgegen und es ist von entscheidender Bedeutung, daß jede nur mögliche Anstrengung gemacht wird, um diese Vorräte in vernünftiger Weise zu nutzen. Es ist völlig falsch, die Kohlen, das Eidöl und das Naturgas der Erde als Brennstoff, der in wärmeenergie umgewandelt wird, zu nutzen. Wenn diese unschätzbaren Vorräte in wärme umgewandelt sind, sind sie für immer verloren. Wenn sie jedoch in eines der tausenden von chemischen Produkten, die wir dringend benötigen, umgewandelt sind, dann bleiben die Vorräte erhalten und sind in einer weit wertvolleren Form dienlich.Desire for all types of fuel, propellant or fuel, in particular in developing countries. This growth will further complicate already existing complex problems related to the development of fuel supplies and their adequate delivery, conversion and use exist. The public is becoming increasingly aware that the social and environmental problems with the manufacture and the Consumption of fuel. In view of this, there has become an intricate limitation on the extraction, Processing and use of energy sources result. Efficiency in generating energy is one of the most critical important technical problems of the day. The better kinds of ours natural fuels, namely the best and most easily accessible supplies of coal, petroleum and natural gas unquestionably towards their exhaustion and it is crucial Meaning that every possible effort is made to use these supplies in a sensible manner. It is totally wrong, the coals, the oath oil and the natural gas of the earth as fuel, which is converted into thermal energy. When these priceless supplies are converted into heat, they are forever lost. However, when transformed into one of the thousands of chemical products we desperately need are, then the supplies are preserved and are useful in a far more valuable form.
Somit ist es erforderlich, wirksamere Energieumwandlungsverfahren und -vorrichtungen zu schaffen, und muß, unabhängig von den Kosten, eine andere TreibstoffVersorgung der gesamten Erde entwikkelt werden, die die natürlichen Hilfsmittel nicht in der Weise .Thus, there is a need for more efficient energy conversion processes and devices and a different fuel supply for the entire earth needs to be developed, regardless of cost that the natural remedies are not in the way.
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vergeudet, wie das heute erfolgt. Es besteht eine beachtliche Übereinstimmung unter Technikern darüber, daß Wasserstoff die praktischste Lösung des geschilderten allgegenwärtigen Problems bietet. Auch die Umwelt betreffende Überlegungen lassen die Verbrennung von Wasserstoff als Treibstoff als günstig erscheinen, da die aufgrund der Verbrennung anfallenden Produkte völlig rein sind. Die Erfindung will nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff in gewaltigen wirtschaftlichen Mengen und zu wirtschaftlich interessanten Kosten schaffen.wasted as it is done today. There is considerable agreement among technicians that hydrogen is the offers the most practical solution to the omnipresent problem described. Environmental considerations also leave incineration of hydrogen as a fuel appear to be cheap, since the products resulting from the combustion are completely pure are. The invention now seeks a method and an apparatus for producing hydrogen in tremendous economic quantities and create at economically interesting costs.
Das Gesetz von der Erhaltung der Energie und das erste Gesetz der Thermodynamik werden nun erörtert. Bekanntlich gibt es viele Arten von Energie, z.B. Wärme-, Strahlungs- (Licht-) und Arbeitsenergie und mechanische, elektrische und magnetische Energie. Aufgrund des Gesetzes von der Erhaltung der Energie stimmen die physikalischen und chemischen Prozesse, die nachfolgend erörtert werden, darin überein, daß Energie weder geschaffen noch vernichtet werden kann. Wenn eine bestimmte Menge einer bestimmten Art von Energie verschwindet, dann taucht eine entsprechende Menge von Energie anderer Art auf. Wärmeenergie wird häufig in einer von allen anderen Energiearten getrennten Klasse betrachtet, weil, wie Versuche zeigen, Wärme nicht immer ebensogut vollständig von einer Form in die andere umgewandelt werden kann, wie in Wärme. Dies widerspricht nicht dem Gesetz von der Erhaltung der Energie, weil dieses Gesetz nur verlangt, daß dann, wenn wärme tatsächlich in eine andere Energieform umgewandelt wird, eine entsprechende Menge von Energie der anderen Form erscheint. Da die Erfindung mit diesen grundsätzlichen wissenschaftlichen Gesetzen befaßt ist,The law of conservation of energy and the first law of thermodynamics will now be discussed. It is well known that there are many types of energy, e.g. heat, radiation (light) and work energy and mechanical, electrical and magnetic energy. Due to the law of conservation of energy, the physical and chemical processes discussed below are correct agree that energy is neither created nor destroyed can be. When a certain amount of a certain type of energy disappears, a corresponding amount reappears of a different kind of energy. Thermal energy is often considered in a separate class from all other types of energy because, Experiments show that heat cannot always be completely converted from one form to another as well as it can into heat. This does not contradict the law of the conservation of energy, because this law only requires that if there is actually heat is converted into another form of energy, a corresponding amount of energy of the other form appears. Because the invention is concerned with these fundamental scientific laws,
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werden diese im einzelnen erwähnt, wenn sie relevant sind. Wenn es für die nachfolgende Beschreibung sinnvoll oder bedeutungsvoll ist, wird nicht nur das jeweils in Betracht zu ziehende thermodynamische Gesetz im einzelnen genannt, sondern werden auch Gleichungen angeführt, die mit den jeweiligen Ausführungen in Zusammenhang stehen.these are mentioned in detail when they are relevant. If it makes sense or is meaningful for the following description is not only the thermodynamic one to be taken into account Law in detail, but also equations are given, which are related to the respective explanations stand.
Wenn hier auf ein thermodynamisches System Bezug genommen wird, dann ist unterstellt, daß es jede in Betracht gezogene Substanz umfaßt. z.B. läßt sich 1 mol eines bestimmten Gases unter bestimmten Volumen-, Druck- und Temperaturverhältnissen als System betrachten. Auch eine bestimmte Menge von Wasser ist bei einer ber stimmten Temperatur und einem bestimmten Druck ebenso ein System wie eine bestimmte Menge von festem Eisen zusammen mit einer bestimmten Menge von Sauerstoff bei 25°C und 1 atm. Die Umgebung besteht aus all dem, was sich außerhalb des jeweiligen Systems befindet. Insbesondere ist die UmweltUmgebung etwas, das von Änderungen in dem System berührt wird. Ein geschlossenes System tauscht mit seiner Umgebung keine Materie aus, kann aber Energie in einigen Formen, z.B. in Form Wärme , austauschen. Ein isoliertes System tauscht mit seiner Umgebung weder Materie noch Energie aus.When reference is made here to a thermodynamic system, it is implied that it is any substance under consideration includes. E.g. 1 mole of a certain gas can be used under certain Consider volume, pressure and temperature relationships as a system. A certain amount of water is also required for a ber a certain temperature and a certain pressure just as much a system as a certain amount of solid iron together with a certain one Amount of oxygen at 25 ° C and 1 atm. The environment consists of everything that is outside the respective system is located. In particular, the environmental setting is something that is subject to change is touched in the system. A closed system does not exchange matter with its surroundings, but it can do energy exchange in some forms, e.g. in the form of heat. An isolated one The system does not exchange matter or energy with its environment.
Wenn es hier heißt, daß sich ein System in einem gegebenen Zustand befindet, dann ist damit gesagt, daß das System voll besehrieben ist und alle relevanten Bedingungen im einzelnen angegeben sind. Wenn das System z.B. ein ideales Gas ist, dann ist sein Zustand durch beliebige drei der folgenden vier Eigenschaf-When it says here that a system is in a given state This means that the system is fully described and all relevant conditions are specified in detail are. For example, if the system is an ideal gas, then its state is defined by any three of the following four properties
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ien gegeben: Temperatur T, Druck P, Volumen V und Molzahl N.. Drei dieser Eigenschaften sind ausreichend, weil sich die vierte Eigenschaft aus den für ideale Gase geltenden Gesetz PV - nRT oder aus der Van der Waal'sehen Gleichung ( P ) ( V - b ) = RT fürien given: temperature T, pressure P, volume V and number of moles N .. Three of these properties are sufficient because the fourth property is derived from the law PV - nRT that applies to ideal gases or from the Van der Waals equation (P ) (V - b) = RT for
ein einziges Gas-Mol ergibt. Bei einem System, das aus einer bestimmten Zahl von Mol einer reinen Flüssigkeit oder eines reinen Peststoffes zusammengesetzt ist, genügen Temperatur und Druck, um den Zustand eines stabilen Systems, d.h. eines im Gleichgewichtszustand befindlichen Systems zu beschreiben. Wenn man z.B. 1 Mol von flüssigem Wasser bei 20° C und unter einem Gesamtdruck von 1 atm betrachtet, dann läßt sich Tabellen von physikalischen Konstanten entnehmen, daß die Dichte 1,0 g/cnr ist, und feststellen, daß 1 Mol ( 18,0 g ) von flüssigem H3O ein Volumen von 18,0 cm einnimmt.Bei Peststoffen können verschiedene kristalline Modifikationen unbeschränkt vorhanden sein, wenn auch nur eine Form stabil ist. in diesem Pail muß die kristalline Modifikation ebenfalls im einzelnen angegeben werden. Schließlich ist dann, wenn das System eine Mischung von zwei oder mehr Substanzen im Gleichgewichtszustand ist, auch die Menge jeder vorhandenen Substanz anzugeben.yields a single mole of gas. In a system that is composed of a certain number of moles of a pure liquid or pure pesticide, temperature and pressure are sufficient to describe the state of a stable system, that is, a system in a state of equilibrium. If, for example, one considers 1 mole of liquid water at 20 ° C and under a total pressure of 1 atm, then tables of physical constants can be seen that the density is 1.0 g / cm, and it can be seen that 1 mole (18, 0 g) of liquid H 3 O occupies a volume of 18.0 cm. In the case of pesticides, various crystalline modifications can be present without restriction, even if only one form is stable. the crystalline modification must also be specified in detail in this pail. Finally, if the system is a mixture of two or more substances in equilibrium, the amount of each substance present must also be reported.
Der Zustand eines thermodynamisehen Systems ist in der vorliegenden Beschreibung identifizierbar, wenn im einzelnen angegeben sind;The state of a thermodynamic system is in the present one Description identifiable if specified in detail;
1) Alle Substanzen, die das System bilden,1) All substances that make up the system,
2) die Menge und der physikalische Zustand, nämlich gasförmig, flüssig oder fest und, wenn nötig, die kristalline Modifikation, jeder dieser Substanzen, sowie,2) the amount and the physical state, namely gaseous, liquid or solid and, if necessary, the crystalline modification, any of these substances, as well as,
3) die Temperatur und der Druck des Systems.3) the temperature and pressure of the system.
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Umwandlung eines Systems bezeichnet jeden Prozeß, durch den ein System von einem spezifizierten Anfangszustand in einen spezifizierten Endzustand übergeht. Jede chemische Reaktion stellt eine Umwandlung eines Systems dar; der Anfangszustand des Systems umfaßt die Reaktionsmittel und der Endzustand umfaßt die Produkte.Transformation of a system refers to any process by which a System from a specified initial state to a specified one Final state passes. Every chemical reaction is a transformation of a system; includes the initial state of the system the reactants and the final state includes the products.
Enthalpie ist der Ausdruck, der die wärem bezeichnet, die bei Umwandlungen unter konstantem Druck ausgetauscht wird. Dieser Ausdruck taucht in dem Ersten Gesetz der Thermodynamik auf und bezeichnet die Wärmejdie zwischen dem System und der Umgebung ausgetauscht wird. Eine Umwandlung bei konstantem Druck P, bei der keine Arbeit außer der unvermeidbaren Druck-Volumen-Arbeit ausgeführt wirdf ist w - - P«.\V. Für eine solche Umwandlung läßt sich das Erste Gesetz, λ E = q + w, angeben als: A E -- q - P J^V, wobei P = Konstant.Enthalpy is the term used to describe the heat that is exchanged during conversions under constant pressure. This term appears in the First Law of Thermodynamics and describes the heat exchanged between the system and the environment. A conversion at constant pressure P, in which no work other than the unavoidable pressure-volume work is carried out f is w - - P «. \ V. For such a conversion, the First Law, λ E = q + w, can be given as: AE - q - P J ^ V, where P = constant.
Da P immer sine positive Größe ist, hat der Ausdruck PäV ein negatives Vorzeichen, wenn von der Umgebung auf das System Arbeit ausgeübt wird ( das System zieht sich zusammen, wenn .Δ V - Vp-V., wobei die Indexbuchstaben f und i den End- bzw. Final- und den Anfangs- bzw. Initialzustand bezeichne^negativ ist) und ein positives Vorzeichen, wenn von dem System auf die Umgebung Arbeit ausgeübt wird ( das System dehnt sich aus, wenn &. V-Vp-V1 positiv ist), und ist die ausgetauschte Wärme q einfach die Wärme der Umwandlung bei konstantem Druck; dies wird dann die Enthalpieänderung der Umwandlung J^ H genannt. Daher läßt sich das Erste Gesetz für jede Umwandlung bei konstantem Druck, soweitSince P is always a positive quantity, the term PäV has a negative sign when work is being done on the system by the environment (the system contracts if .Δ V - Vp-V., Where the index letters f and i denote End or final and the initial or initial state denote ^ is negative) and a positive sign if work is carried out by the system on the environment (the system expands if &. V-Vp-V 1 is positive is), and the exchanged heat q is simply the heat of conversion at constant pressure; this is then called the enthalpy change of the transformation J ^ H. Hence, the First Law can be applied to any constant pressure conversion as far as
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nur Druck-Volumen-Arbeit anfällt,angeben als: ZiE -ZsH - PAVonly pressure-volume work is required, specify as: ZiE -ZsH - PAV
und ^H=AE + PAV.and ^ H = AE + PAV.
Thermochemie ist der Ausdruck, der zur Beschreibung der quantitativen Untersuchung von Enthalpie- ( Wärme- ) Änderungen, die chemische Reaktionen begleiten, verwendet wird. Die quantitativen Enthalpiebeziehungen, mit denen sich die Thermochemie befaßt, basieren auf dem Gesetz von der Erhaltung der Energie und sind für jede gegebene und hier in Betracht zu ziehende Änderung gültig, und zwar unabhängig von der hier gegebenen strukturellen Interpretation der chemischen Änderung selbst. Thermochemische Tatsachen sind fortwährend herangezogen worden, um zu bestimmen, welches die bedeutungsvolleren Faktoren der beobachteten Energiefaktoren sind, und um die Gültigkeit der hier daraus gezogenen Folge rungen zu prüfen.Thermochemistry is the term used to describe the quantitative study of enthalpy (heat) changes that accompany chemical reactions. The quantitative enthalpy relations with which thermochemistry is concerned are based on the law of conservation of energy and are valid for any given change to be considered here, regardless of the structural interpretation given here of the chemical change itself. Thermochemical facts have been continually used to determine what the more significant factors of the observed energy factors are and to test the validity of the conclusions drawn here.
Während einer Reaktion mag die Temperatur oder auch der Druck des Systems steigen oder fallen, jedoch berühren diese Änderungen die Werte von ^i H nicht, welches die Entfcalpieänderung der Reaktion ist, wenn der Endzustand des Systems , d.h. die Produkte, die Tem peratur und den Druck des Anfangszustandes des Systems wieder ein genommen hat. Es ist dann festzustellen, daß die Enthalpie eines Systems eine thermodynamische Funktion ist ( eine Funktion des Zustandes ), so daß die, eine Reaktion begleitende Enthalpie *^ H = Hx. - H. unabhängig von jedem Zwischenzustand bzw. von Zwischenzuständen ist. Wenn es für die Gleichung nicht relevant ist, dann wird der physikalische Zustand, Temperatur und Druck, jedes der Reaktionsmittel und der Produkte einer thermochemischen Reak-During a reaction, the temperature or the pressure of the system may rise or fall, but these changes affect the Values of ^ i H do not indicate the change in enthalpy of the reaction is when the final state of the system, i.e. the products, the temperature and the pressure of the initial state of the system come back on took. It is then to be established that the enthalpy of a system is a thermodynamic function (a function of the State), so that the enthalpy accompanying a reaction * ^ H = Hx. - H. independent of each intermediate state or of intermediate states is. If it's not relevant to the equation, then the physical state, temperature and pressure, will each the reactants and the products of a thermochemical reaction
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tion als Standardzustand bezeichnet. Es wird daher jede Enthalpieänderung, die Substanzen in ihren Standardzuständen umfaßt, als Standardenthalpieänderung bei der spezifischen Temperatur bezeichnet und wiedergegeben durch SH. . tion is called the default state. Any change in enthalpy which includes substances in their standard states is therefore referred to as the standard change in enthalpy at the specific temperature and is represented by SH. .
Die Enthalpie der Atomisierung (A H atomi ^ ist die EnerSie> die der Umwandlung von 1 Mol einer Substanz in deren gasförmige Atome bei gleicher Temperatur und gleichem Druck zuzuordnen ist. Es ist immer Energie erforderlich, um irgendwelche Substanzen, feste, flüssige oder gasförmige Stoffe, in ihre gasförmige Atome umzuwandeln, so daß die Enthalpie der Atomisierung ^i Ha^omiz stets positiv ist, d.h. von dem System Wärme absorbiert wird.The enthalpy of atomization (A H a Tomi ^ is the Ener S ie> the conversion of 1 mole of a substance in its gaseous atoms at the same temperature and pressure is to be assigned. It is always energy required to any substance, solid, liquid or gaseous substances, into its gaseous atoms so that the enthalpy of the atomization ^ i H a ^ omiz is always positive, that is, absorbed by the thermal system.
Der Ausdruck Enthalpie der Dissoziation (Δη^ ) bezeichnet die Energie, die der Umwandlung eines gasförmigen kovalenten Moleküls injseine einzelnen gasförmigen Atome bei gleichbleibender Temperatur und konstantem Druck zuzuordnen ist. Für die Ele mente, die bei 25° C und 1 atm als gasförmige zweiatomige Moleküle existieren, ist die Enthalpie der Dissoziation ebenso groß wie die in veröffentlichten Tabellen angegebene Enthalpie der Atomisierung.The term enthalpy of dissociation (Δη ^) denotes the energy required to transform a gaseous covalent molecule into its individual gaseous atoms while remaining the same Temperature and constant pressure is to be assigned. For the elements that at 25 ° C and 1 atm as gaseous diatomic molecules exist, the enthalpy of dissociation is as great as the enthalpy of given in published tables Atomization.
Enthalpie der Ionisierung (AHj _j Js Bekanntlich ist es erforderlich, Energie zuzuführen, um ein Elektron von einem gasförmigen Atom zu trennen und ein monopositives gasförmiges Ion zu bilden, und muß eine entsprechend größere Menge von Energie zugeführt werden, um eines oder mehr Elektronen zusätzlich von dem monopositiven gasförmigen lon zu trennen. Daher hat dieEnthalpy of ionization (AHj _j Js It is well known that it is necessary To supply energy to an electron from a gaseous one Atom to separate and to form a monopositive gaseous ion, and must be supplied with a correspondingly larger amount of energy in order to additionally separate one or more electrons from the monopositive gaseous ion. Therefore the
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Enthalpieänderung /ft der Trennung eines Elektrons von einem neutralen Atom oder einem positiven Ion stets einen positiven Wert. Das ΔΗ der Ionisierung eines gasförmigen Atoms zu einem gasför^ raigen positiven Ion wird die Ionisationsenergie genannt. Umgekehrt ist die Enthalpieänderung, die einem Prozeß zuzuordnen ist, durch den ein gasförmiges Atom ein Elektron aufnimmt, um ein gasförmiges mononegatives Ion zu bilden, einfach die Elektronenaffinität des Elements. Üblicherweise werden die Werte der Ionisierungsenergien und der Elektronenaffinitäten von Elementen für Prozesse bei 25° C und 1 atm angegeben, obwohl solche Reaktionen unter praktischen Umständen nicht unter diesen Bedingungen ablaufen. Enthalpy change / ft of separation of an electron from a neutral one Atom or a positive ion always has a positive value. The ΔΗ of the ionization of a gaseous atom to a gasför ^ This positive ion is called the ionization energy. Vice versa is the change in enthalpy that can be assigned to a process, by which a gaseous atom picks up an electron to form a gaseous mononegative ion, simply electron affinity of the element. Usually the values of the ionization energies and the electron affinities of elements for Processes at 25 ° C and 1 atm are given, although in practical circumstances such reactions do not proceed under these conditions.
Die Ausdrücke Enthalpie der Schmelzung ( J.H- ), der Verdampfung ( Λ H ) und der Sublimation (AH SUhi ) bezeichnen die Energie , die der Umwandlung von 1 Mol eines Peststoffes in den flüssigen Zustand, eines flüssigen Stoffes in den dampfförmigen Zustand und eines Feststoffes in einen dampfförmigen Zustand zuzuordnen sind. Wiederum weisen sowohl das Reaktionsmittel als auch das Produkt der Umwandlung gleiche Temperatur und gleichen Druck auf. Es ist immer Energie erforderlich, um bei konstanter Temperatur einen Feststoff in seinen flüssigen oder dampfförmigen Zustand und einen flüssigen Stoff in seinen dampfförmigen Zustand umzuwandeln. Folglich sind &fug > ^subi und ^vap stets Positiv. Wenn eine bestimmte Menge von Wärmeenergie erforderlich ist, um 1 Mol eines Feststoffes zu schmelzen oder um 1 Mol eines flüssigen Stoffes zu verdampfen, dann wird die gleiche Menge von wärme freigegeben, wenn die Schmelze erstarrt oder der Dampf sich verflüssigt. Daher J-The terms enthalpy of melting (JH-), evaporation (Λ H) and sublimation (A H SU hi) denote the energy required to convert 1 mole of a pesticide into a liquid, a liquid into a vapor and of a solid are to be assigned in a vaporous state. Again, both the reactant and the conversion product are at the same temperature and pressure. Energy is always required to convert a solid into its liquid or vapor state and a liquid substance into its vapor state at a constant temperature. Hence & fug > ^ subi and ^ vap are always positive. If a certain amount of heat energy is required to melt 1 mole of a solid or to vaporize 1 mole of a liquid, then the same amount of heat is released as the melt solidifies or the vapor liquefies. Hence J-
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ist die Erstarrungswärme einer Substanz gleich deren Schmelzwärme, jedoch mit dem negativen Vorzeichen, und entsprechend die Verflüssigungswärme eines Gases entgegengesetzt gleich dessen Verdampfungswärme.the heat of solidification of a substance is equal to its heat of fusion, but with the negative sign, and correspondingly the heat of liquefaction of a gas is opposite and equal to that Heat of vaporization.
Die Standardenthalpie der Bildung ( ., \ H ■ ) einer Verbindung ist definiert als die Wärme, die der Reaktion zuzuordnen ist, durch die 1 Mol der Verbindung aus deren Elementen entsteht, wobei jedes Element sich anfangs in seinem Standardzustand und bei gleicher Temperatur wie die gebildete Verbindung befindet. Allen im Standardzustand befindlichen Elementen ist üblicherweise eine Enthalpie der Bildung zugeordnet, die gleich Null ist. Die Standardenthalpienjäer Bildung ^H f von Verbindungen werden üblicherweise bei 25° C angegeben. Diese Regelung ist hier übernommen. Normalerweise besitzt das Λ h2 einer Verbindung nicht die Fähigkeit, die Verbindung in ihre Elemente aufzuspalten, oder die Verbindung ist gegen eine Aufspaltung in ihre Elemente stabil. Andererseits tendiert die Verbindung, wenn ^Ή°£Ο einen ausreichend großen positiven Wert hat, dazu, sich bei Raumtemperatur spontan in ihre Elemente aufzuspalten.The standard enthalpy of formation (., \ H ■) of a compound is defined as the heat attributable to the reaction that generates 1 mole of the compound from its elements, with each element initially in its standard state and at the same temperature as the formed connection is located. All elements in the standard state are usually assigned an enthalpy of formation that is equal to zero. The standard enthalpy of formation ^ H f of compounds are usually given at 25 ° C. This regulation has been adopted here. Usually the Λ h2 of a compound does not have the ability to split the compound into its elements, or the compound is stable against splitting into its elements. On the other hand, if ^ Ή ° £ Ο has a sufficiently large positive value, the compound tends to split spontaneously into its elements at room temperature.
Die Enthalpie ändert sich mit der Temperatur. Die Enthalpie H eines unter konstantem Druck befindlichen Systems steigt immer mit der Temperatur, wie die folgenden Überlegungen zeigen. Für jedes System, das eine Umwandlung bei konstantem Druck und unter alleinigem Auftritt von Druck- Volumen-Arbeit erfährt, gilt die Beziehung: Λ E - /N1H - ΡΛΗ. Die innere Energie eines Systems ist seiner Temperatur direkt proportional, so daß ein Anstieg der Temperatur einThe enthalpy changes with temperature. The enthalpy H of a system under constant pressure always increases with temperature, as the following considerations show. For every system that experiences a transformation at constant pressure and with the sole occurrence of pressure-volume work, the relationship applies: Λ E - / N 1 H - ΡΛΗ. The internal energy of a system is directly proportional to its temperature, so there is a rise in temperature
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positives ΛE bedeutet. Da die meisten Systeme bei Temperaturanstieg sich ausdehnen, ist P^\V positiv und können wir folgern, daß ein Temperaturanstieg einen Enthalpieanstieg des Systems bedeutet, wobei ΔΗ positiv ist, d.h. daß Hf größer als H1 ist.positive ΛE means. Since most systems expand when the temperature rises, P ^ \ V is positive and we can conclude that an increase in temperature means an increase in the enthalpy of the system, where ΔΗ is positive, ie that H f is greater than H 1 .
Die molare Wärmekapazität C einer Substanz bei konstanter Temperatur ist die spezifische Wärmemenge, die erfiorderlich ist, um die Temperatur von 1 Mol irgendeiner Substanz um 1 Grad zu steigern. Daher steht bei einem aus einer reinen Substanz bestehenden System der Wert von ö H mit der Wärmekapazität C durch folgenden Ausdruck in Verbindung; ^H=C x/\T, wobei £r = Tf -T1* Bei diesem Ausdruck ist unterstellt, daß C innerhalb des in Betracht gezogenen Temperaturbereiches T. - Tf einen konstanten Wert hat. Tatsächlich ist die Wärmekapazität C bei konstanter Temperatur bei festen und flüssigen Substanzen unabhängig von der Temperatur, vorausgesetzt, daß der Temperaturbereich nicht sehr groß ist; bei Gasen jedoch verändert sie sich beachtlich. Der C-Wert vieler Substanzen ist genau bekannt.The molar heat capacity C of a substance at constant temperature is the specific amount of heat required to raise the temperature of 1 mole of any substance by 1 degree. Therefore, in a system consisting of a pure substance, the value of ö H is related to the heat capacity C by the following expression; ^ H = C x / \ T, where £ r = T f -T 1 * This expression assumes that C has a constant value within the considered temperature range T. - T f. In fact, the heat capacity C at constant temperature for solid and liquid substances is independent of temperature, provided that the temperature range is not very large; in the case of gases, however, it changes considerably. The C value of many substances is precisely known.
Bei allen Substanzen erfolgt der bei Temperaturanstieg auftretende Enthalpieanstieg entsprechend einer Gesetzmäßigkeit, wie sie bei H2O vorliegt, obwohl selbstverständlich die Werte von entsprechenden Enthalpien verschiedener Substanzen bei gleicher Temperatur beachtlich verschieden sein können, dies besonders weil die Schmelz- und Siedepunkte sich bei verschiedenen Substanzen um 1000 Grad oder mehr unterscheiden können.With all substances, the increase in enthalpy that occurs when the temperature rises takes place in accordance with a law that applies to H 2 O, although of course the values of the corresponding enthalpies of different substances can be considerably different at the same temperature, especially because the melting and boiling points are different for different substances can differ by 1000 degrees or more.
Da jede Eigenschaft eines Systems, dessen Änderung während einerSince every property of a system, its change during a
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Reaktion nur vom Anfangs- und Endzustand abhängt, eine thermodynamische Punktion ist, läßt sich eine neue Punktion, nämlich die Entropie des Systems definieren. Entropie wird mit dem Symbol S*: bezeichnet und die Änderung der Entropie bei einer Reaktion unter konstanter Temperatur T ist:Reaction depends only on the initial and final state, if a thermodynamic puncture is, a new puncture, namely the entropy of the system, can be defined. Entropy is denoted by the symbol S * : and the change in entropy for a reaction at constant temperature T is:
Λ s - -A^- Λ s - -A ^ -
Da T immer positiv ist, ist Λ S positiv (d.h. steigt die Entropie des Systems)j wenn das System aus der Umgebung Wärme aufnimmt (q - positiv) und sinkt die Entropie S des Systems (d.h. ist /3s negativ), wenn das System an die Umgebung wärme abgibt.(q= negativ). Gemäß der vorhergehenden Definition wird die Entropie S eines Systems in Energieeinheiten geteilt durch Grad absoluter Temperatur ausgedrückt. Da thermodynamische Berechnungen üblicher weise das Mol als Grundmenge einer Substanz verwenden, wird As in Einheiten von cal/mol χ Grad K ausgedrückt. Diese Einheit wirdSince T is always positive, Λ S is positive (i.e. the entropy increases of the system) j when the system absorbs heat from the environment (q - positive) and the entropy S of the system decreases (i.e. is / 3s negative) if the system gives off heat to the environment (q = negative). According to the previous definition, the entropy S of a system in units of energy is divided by degrees more absolute Expressed temperature. Since thermodynamic calculations usually use the mole as the basic amount of a substance, As Expressed in units of cal / mol χ degrees K. This unit will
, q die Entropieeinheit (e.u.) genannt. Die Gleichung Λ S -—^r , q is called the entropy unit (eu). The equation Λ S - ^ r
besagt in Worten: Bei jeder Umwandlung unter konstanter Temperatur ist die Entropieanderung Λ S gleich der Wärme, die von dem System mit der Umgebung unter reversiblen Bedingungen qrev ausgetauscht wird, geteilt durch die absolute Temperatur T, bei der der Wärmeaustausch erfolgt. Polglich ist bei gleichbleibendem Wert vonrq der Wert von Λ S der absoluten Temperatur T umge-means in words: For every conversion at constant temperature, the entropy change Λ S is equal to the heat that is exchanged by the system with the environment under reversible conditions q rev , divided by the absolute temperature T at which the heat exchange takes place. Polically, if the value of rq remains the same, the value of Λ S is the opposite of the absolute temperature T
Γβν'Γβν '
kehrt proportional.reverses proportionally.
Zusammenfassung: Entropie ist eine thermodynamische Punktion, die ein Maß für eine Störung eines Systems ist, die doppelter Natur ist. Die Störung ist nämlich eine Positionsstörung, die eine Störung der molekularen Anordnung ist, und eine Energiestörung, die eine Störung der Energieverteilung im Hinblick auf die möglichenSummary: Entropy is a thermodynamic puncture that is a measure of a disturbance in a system that is twofold. Namely, the disturbance is a positional disturbance, which is a disturbance of molecular arrangement, and an energy disorder, which is a disruption of energy distribution in terms of possible
Ver-Ver
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teilungen der Energien unter allen Molekülen des Systems ist.';. Wenn die Temperatur niedriger wird, sinkt die Entropie jedes Systems, da sowohl die Positionsstörung als auch die Energiestörung fehlt; tatsächlich ist bei der niedrigst möglichen Temperatur, bei absolut Null, die Entropie jeder in der Form eines perfekten Kristalles vorliegenden Substanzen als Null anzusetzen.divisions of energies among all molecules of the system. ';. As the temperature gets lower, the entropy decreases each System, since both the position disturbance and the energy disturbance are absent; actually is at the lowest possible temperature, at absolute zero, the entropy of any substance present in the form of a perfect crystal to be taken as zero.
Frei Energie eines Systems: Wenn die von einem System verrichtete Arbeit w usefuimax negativ ist, kann die Umwandlung spontan erfolgen; wenn die an ein System geleistete Arbeit W - -, positiv ist, erfolgt die Umwandlung nicht spontan und muß Arbeit aufgewendet werden, um die Umwandlung durchzuführen.Free energy of a system: If the work done by a system is w use f u i max negative, the transformation can occur spontaneously; if the work done on a system is W - -, positive, the conversion does not occur spontaneously and work must be used to complete the conversion.
Wusefulmax = AH " <W und ^rev - T ^3 und Wusefulmax W usefulmax = A H "<W and ^ rev - T ^ 3 and W usefulmax
Wusefulmax stellt wiederum dar die Änderung des Systems bei Leistung nutzbarer Arbeit, wobei das System bei konstanter Temperetur und konstantem Druck von einem spezifischen Anfangszustand in einen spezifischen Endzustand übergeht. Diese Fähigkeit des Systems , nutzbare Arbeit zu leisten, wenn es ir^einem gegebenen Zustand ist, wird die freie Glbbs-Energie genannt, die durch G angegeben wird. Daher gilt: Wusefulmax ■= Gf - G± = ΛG und W usefulmax in turn represents the change performance of the system at useful work, the system at a constant Temperetur and constant pressure from a specific initial state to a final state specific transitions. This ability of the system to do useful work when it is in a given state is called the Glbbs free energy, indicated by G. Therefore: W usefulmax ■ = G f - G ± = ΛG and
-tAs-tAs
Diese Gleichungen besagen, daß dann, wenn ein System bei konstanter Temperatur und konstantem Druck von einem spezifischen Anfangs- in einem spezifischen Endzustand übergeht, die Änderung in der freien Energie des Systems, Λ G = 6f - G1* gleich der maximalen nutzbaren Arbeit ist, die der Umwandlung zuzuordnen ist.These equations say that when a system transitions from a specific initial state to a specific final state at constant temperature and pressure, the change in the free energy of the system, Λ G = 6 f - G 1 * equals the maximum usable work which is to be assigned to the conversion.
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Wenn daher w usefurmax positiv ist ( an das System geleistete Arbeit ), steigt die freie Energie des Systems bei der Umwandlung ( Λ G ist positiv ). Wenn umgekehrt W ef. -, negativ ist ( von dem System geleistete Arbeit ), sinkt die freie Energie des Systems (AG ist negativ ). Wenn Temperatur und Druck konstant sind, ist die Änderung der freiarJEnergie A G gleich der Änderung der Enthalpie £ H minus dem Produkt der absoluten Temperatur T und der Entropieänderung Λ S. Wenn wir die in der Gleichung .Ag ^Ah - T As inbegriffenen Einheiten betrachten, und wenn wir A H in cal/mol, T in Grad K und ΛS in cal/moi χ Grad ausdrücken, dann ist jtS G in cal/mol auszudrücken. Δ G stellt also die Energiemenge pro mol dar, die frei ist, um nutzbare Arbeit zu leisten, wenn ein System von einem spezifischen Anfangs- in einen spezifischen Endzustand übergeht.Therefore, if w use f u r max is positive (the system work done), the free energy of the system increases in the conversion (Λ G is positive). If conversely W ef . -, is negative (work done by the system), the free energy of the system decreases (AG is negative). If temperature and pressure are constant, the change in free energy AG is equal to the change in enthalpy £ H minus the product of absolute temperature T and the change in entropy Λ S. If we consider the units included in the equation .Ag ^ Ah - T As, and if we express A H in cal / mol, T in degrees K and ΛS in cal / moi χ degrees, then jtS G is to be expressed in cal / mol. Δ G thus represents the amount of energy per mole that is free to do useful work when a system changes from a specific initial to a specific final state.
Die ^iG-Werte einiger spezieller Prozesse werden oft gekennzeichnet, indem der abgekürzte Name des Prozesses als Index hinter das Symbol Λ G gesetzt wird, wie es vorher bei den Al-Werten erfolgt ist. Z.B. wird ^Gfus, Δ Gy und Aßd.lss geschrieben, um anzugeben, daß es sich um die Änderung der freien Energie einer Schmelzung, einer Verdampfung und der Dissoziation einer molekularen Substanz in ihre isolierten Atome handelt.The ^ iG values of some special processes are often identified by putting the abbreviated name of the process as an index behind the symbol Λ G, as was done previously with the Al values. For example, ^ G becomes fus , Δ G y and Aß d . lss written to indicate that it is the change in free energy of fusion, vaporization, and dissociation of a molecular substance into its isolated atoms.
Der Ausdruck Standardfreienergie der Bildung ( A G^. m ) einer Verbindung wird verwendet, um die Änderung der freien Energie bei einer solchen Reaktion anzugeben, bei der eine spezifische Verbindung, bei bestimmter Temperatur und bestimmtem Druck, aus deren, bei der gleichen Temperatur in ihrem Standardzustand befind-The expression standard free energy of formation (AG ^. M ) of a compound is used to indicate the change in free energy in such a reaction in which a specific compound, at a certain temperature and pressure, out of its, at the same temperature in its Standard state
■ ■ ■■ ■ ■
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lichen Elemente gebildet wird. Definitionsgemäß haben alle Elemente in ihrem Standard zustand ein A Gf gleich Null.union elements is formed. By definition, all elements have an AG f equal to zero in their standard state.
Die Temperatur hat Einfluß auf das A G einer Reaktion. Der Wert der Änderung der freien Energie Λ G für eine spezifische Reaktion, d.h. die Fähigkeit der Reaktion spontan zu erfolgen, hängt in einem weiten Umfang von der Temperatur ab, bei der die Reaktion stattfindet. Mit anderen Worten: Eine Reaktion, die bei einer gewissen Temperatur und einem gewissen Druck thermodynamisch unmöglich (G^ positiv ) ist, kann bei einer höheren Temperatur thermodynamisch möglich (AG= negativ ) sein. Tatsächlich ist der Wechsel von einer thermodynamisch unmöglichen zu einer thermodynamisch möglichen Reaktion primär das Ergebnis der Wirkung der absoluten Temperatur T auf die Größe der T As-Energie-Ausdruckes. The temperature has an influence on the A G of a reaction. The value depends on the change in free energy Λ G for a specific reaction, i.e. the ability of the reaction to occur spontaneously to a large extent on the temperature at which the reaction takes place. In other words: a reaction that a certain temperature and a certain pressure is thermodynamically impossible (G ^ positive), can at a higher temperature thermodynamically possible (AG = negative). Indeed the change from a thermodynamically impossible to a thermodynamically possible reaction is primarily the result of Effect of the absolute temperature T on the size of the T As energy expression.
Das Folgende gilt für jede Reaktion, bei der die Entropie eines Systems steigt ( Störungs-Reaktion ): Wenn die Reaktion bei einer gegebenen Temperatur wegen eines großen ungünstigen J\, H ( stark endotherme Reaktion ) nicht spontan erfolgen kann, dann macht ein Temperaturanstieg den günstigen TAS-Faktor relativ bedeutsamer.The following applies to every reaction in which the entropy of a system increases (disturbance reaction): If the reaction cannot take place spontaneously at a given temperature because of a large unfavorable J \, H (strongly endothermic reaction), then a rise in temperature does the favorable TAS factor is relatively more significant.
Folglich gibt es stets eine gewisse Temperatur, wenn diese auch manchmal extrem hoch ist, bei der der günstige TAs-Ausdruck schließlich den ungünstigen A Η-Ausdruck überwiegt, so daß die eaktion thermodynamisch zulässig wird. Eine Art von endothermer Reaktion, die, vorausgesetzt die Temperatur ist hoch genug, immer spontan ablaufen kann, ist die Dissoziation von Substanzen ( EIe-Consequently, there is always a certain temperature, even if it is sometimes extremely high, at which the favorable TAs expression finally the unfavorable A Η-expression outweighs, so that the eaktion is thermodynamically permissible. A kind of endothermic reaction that, provided the temperature is high enough, always works can occur spontaneously, the dissociation of substances (EIe-
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menten und Verbindungen ) in ihre Atome. Bei dem Prozeß der Atomisierung einer Substanz haben die Produkte immer eine größere Entropie als die Reaktionsmittel und führt der Prozeß zu einem Anstieg an Entropie ( i\ S ist positiv ). Selbstverständlich ist üblicherweise eine große Menge von Energie für eine Atomisierungs· Reaktion erforderlich, d.h. hat Λ Hatoniiz einerjgroßen positiven Wert, weil Atomisierung das Zerreißen der festen chemischen Bindungen beinhaltet, welche die Atome des Reaktionsmittel in dem Molekül oder in dem ionischen Kristall oder in dem metallischen Zustand zusammenhalten.elements and compounds) into their atoms. In the process of atomizing a substance, the products always have a greater entropy than the reactants and the process leads to an increase in entropy (i \ S is positive). Of course, a large amount of energy is usually required for an atomization reaction, that is, Λ H atoniiz has a large positive value, because atomization involves the breaking of the strong chemical bonds which the atoms of the reactant in the molecule or in the ionic crystal or in the metallic state together.
Gemäß bekannte/7 Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser läßt sich bei gewöhnlichen Temperaturen Wasserstoff von Wasser durch die Wirkung von hoch-elektropositiven Metallen oder durch Elektrolyse abtrennen. Viasserstoff läßt sich auch mittels der Reaktion der Hydride von hoch-elektropositiven Metallen, wie z.B. LiH und CaH2* erzeugen, wobei Wasser von gewöhnlichen Temperaturen verwendet wird. Bei höheren Temperaturen läßt sich Wasserstoff mittels weniger der wenig-elektropositiven Metalle und einiger Nicht-Metalle von Wasser abtrennen. Obwohl einige dieser Reaktionen für Laborzwecke üblich sind, sind nur eine oder zwei wirtschaftlich in grοßentMaßstab angewandt worden*According to known / 7 processes for generating hydrogen from water, hydrogen can be separated from water at ordinary temperatures by the action of highly electropositive metals or by electrolysis. Hydrogen can also be generated by reacting the hydrides of highly electropositive metals, such as LiH and CaH 2 *, using water at ordinary temperatures. At higher temperatures, hydrogen can be separated from water by means of a few of the less electropositive metals and a few non-metals. Although some of these reactions are common for laboratory use, only one or two have been economically applied on a large scale *
Die Metalle, die bei höheren Temperaturen verwendbar sind, z.B. Magnesium, Mangan, Zink und Eisen, trennen Wasserstoff von Wasser nicht bei Zimmertemperatur ab, trennen es aber ab, wenn die Metalle erhitzt sind und das Wasser in Form von Dampf vorliegt. Die Reaktion dieser Metalle mit Dampf bei höheren Temperaturen erzeugtThe metals that can be used at higher temperatures, e.g. magnesium, manganese, zinc and iron, separate hydrogen from water do not separate at room temperature, but separate it when the metals are heated and the water is in the form of steam. The reaction these metals are produced with steam at higher temperatures
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Wasserstoffgas und eher Oxyde als Hydroxyde der Metalle. Wenn z.B. Dampf über erhitztes Magnesium geleitet wird, dann brennt das Magnesium hell und es wird festes Magnesiumoxyd und Wasserstoffgas erzeugt:Hydrogen gas and oxides rather than hydroxides of metals. If e.g. Steam is passed over heated magnesium, then the magnesium burns bright and solid magnesium oxide and hydrogen gas are produced:
(erhitzt) (Dampf)(heated) (steam)
Mg + H2O s> H2^+ MgOMg + H 2 O s> H 2 ^ + MgO
und ^H=- 86,0 Kcal/moland ^ H = - 86.0 Kcal / mol
Zink, Eisen und Mangan reagieren mit Dampf ebenso, wenn sie erhitzt sind, doch weniger rasch als Magnesium, wobei Wasserstoffgas und Zinkoxyd, Eisenoxyd bzw. Manganoxyd anfällt. All die vorher erwähnten Reaktionen sind exotherm, so daß sie, wenn sie einmal gestartet sind, im allgemeinen genügend Wärme abgeben, damit die hohen Temperaturen aufrecht erhalten werden, die erforderlich sind, damit die Reaktion sich selbst im notwendigen Umfang aufrecht erhält.Zinc, iron and manganese also react with steam when heated are, but less rapid than magnesium, with hydrogen gas and zinc oxide, iron oxide or manganese oxide being produced. All of those before The reactions mentioned are exothermic, so that once started they generally give off enough heat so that maintaining the high temperatures necessary for the reaction to sustain itself to the extent necessary receives.
Gewisse Nichtmetalle, z.B. Kohlenstoff, trennen bei hohen Temperaturen ebenfalls Wasserstoff von wasser ab, wobei ein Oxyd des Niehtmetalles und Wasserstoffgas erzeugt wird, (erhitzt) (Dampf)Certain non-metals, e.g. carbon, separate at high temperatures also hydrogen from water, whereby an oxide of the non-ferrous metal and hydrogen gas are produced, (heated) (steam)
C + H2O ^H2I + COC + H 2 O ^ H 2 I + CO
und JN1H- + 31*4 Kcal/moland JN 1 H- + 31 * 4 Kcal / mol
Diese Reaktion ist endotherm, so daß es nötig ist, Wärme zuzuführen, um die Reaktion aufrecht zu erhalten.This reaction is endothermic, so it is necessary to add heat to keep the reaction going.
Beim sogenannten Bosch-Prozeß wird Dampf über weißglühenden Koks von etwa 10000C geleitet, wobei eine Mischung von Wasserstoff und Koh-The so-called Bosch process steam is passed through the incandescent coke of about 1000 0 C, wherein a mixture of hydrogen and carbon
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lenstoffmonoxyd, sogenanntes Wassergas, erzeugt wird. Dies ist eine endotherme Reaktion und es ist fortwährende Zufuhr von Koks erforderlich, um die für die Reaktion wesentlichen Temperaturen aufrecht zu erhalten. Der heiße Kohlenstoff wirkt als ein reduzierendes Agens und entfernt den Sauerstoff aus dem Dampf. Da bei der Reaktion Wärme verbraucht wird, fällt die Temperatur des Kokses mit dem Fortgang der Reaktion und wird folglich die Reaktion verlangsamt und endet die Reaktion eventuell. Der Koks muß dann wieder erhitzt werden, wenn die Bildung von Wassergas fortgesetzt werden soll. Dies wird in der Praxis vervollständigt, indem die endotherme Stufe, die Erzeugung von Wassergas, mit der exothermen Stufe des Wiedererhitzens des Kokses abgewechselt wird. Während des Wiedererhitzens des Kokses wird dieser fortlaufend verbraucht, wobei der Rückstand entfernt und neuer Koks zugeführt und erhitzt werden muß. Beim Verbrennen des Kokses wird eine entsprechende Hitze entwickelt, um die Temperatur zu einer rotglühenden Hitze zu steigern, die dann mit dem Dampf weiter reagieren kann, um eine Mischung von Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxyd zu erzeugen.fuel monoxide, so-called water gas, is generated. This is an endothermic reaction and a continuous supply of coke is required to maintain the temperatures essential for the reaction to maintain. The hot carbon acts as a reducing agent and removes the oxygen from the steam. Included When heat is consumed in the reaction, the temperature of the coke falls as the reaction proceeds, and hence becomes the reaction slows down and eventually ends the reaction. The coke must then be reheated if the formation of water gas continues shall be. This is completed in practice by the endothermic stage, the generation of water gas, is alternated with the exothermic stage of reheating the coke. As the coke is reheated, it is continuously consumed, the residue being removed and new coke being added and needs to be heated. When the coke is burned, a corresponding heat is developed to make the temperature red-hot Increase heat which can then react further with the steam to form a mixture of hydrogen and carbon monoxide to create.
Bei einer Variante des Bosch-Prozesses werden statt Koks Erelöi· Kohlen-Wasserstoffe verwendet. Verbesserte Reaktionen zwischen Kohlenwasserstoffen und Dampf in Gegenwart von Katalysatoren bei sehr hohen Temperaturen ( 110O0C ) erzeugen eine Mischung von Hp und Co. Das Kohlenwasserstoff-Methan reagiert mit dem Dampf: (Gas) ( Dampf)In a variant of the Bosch process, Erelöi · hydrocarbons are used instead of coke. Improved reactions between hydrocarbons and steam in the presence of catalysts at very high temperatures (110O 0 C) produce a mixture of Hp and Co. The hydrocarbon methane reacts with the steam: (gas) (steam)
CH4 + H2O ^H2 ^ + COCH 4 + H 2 O ^ H 2 ^ + CO
und AH- + 49,5 Kcal/mol ■and AH- + 49.5 Kcal / mol ■
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Diese Mischung von Hg-Gas und CO-Gas ist als Treibstoff verwendbar. Wenn jedoch Wasserstoff das erwünschte Produkt ist, dann müssen die beiden Gase getrennt werden, indem man das Kohlenstoff Monoxyd-Gas in der Gegenwart eines Katalysators mit zusätzlichem Dampf bei niedrigerer Temperatur ( 5O0°C ) reagieren läßt, um mehr Wasserstoffgas und Kohlenstoffdioxydgas zu erzeugen. Diese beiden Gase lassen sich trennen, indem die Mischung unter hohem Druck durch kaltes Wasser geleitet wird. Das Kohlenstoffdioxydgas löst sich und das Wasserstoffgas wird über dem Wasser gesammelt. This mixture of Hg gas and CO gas can be used as fuel. However, if hydrogen is the desired product, then the two gases must be separated by making the carbon monoxide gas in the presence of a catalyst with additional steam at a lower temperature (50 ° C) to react generate more hydrogen gas and carbon dioxide gas. These The two gases can be separated by passing the mixture through cold water under high pressure. The carbon dioxide gas dissolves and the hydrogen gas is collected above the water.
Alle bekannten Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff oder eines Brennstoffgases, das Wasserstoff enthält, haben einen Fehler bzw. einen Nachteil gemeinsam. Alle diese Verfahren benötigen nämlich außer Wasser noch eine zweite Verbrauchssubstanz. Die Kosten für und die Verfügbarkeit über diese zweite Verbrauchssubstanz stehen einem wirtschaftlichen Einsatz dieser bekannten Verfahren hinderlich entgegen. Weiterhin sind die Verfahren, die möglicherweise in einem größeren Maßstab durchführbar sind, alle zyklischer Natur und können nicht kontinuierlich betrieben werden, was sie für eine Durchführung in größerem Maßstab untauglich macht.All known processes for producing hydrogen or a fuel gas containing hydrogen have a defect or failure. one disadvantage in common. In addition to water, all of these processes require a second consumption substance. The price for and availability via this second consumption substance an obstacle to the economic use of these known processes. Further are the procedures that may be are feasible on a larger scale, all cyclical in nature and cannot be operated continuously what renders them unsuitable for implementation on a larger scale.
Bekannte Verfahren zur Rück-Umwandlung von Eisenoxyd in seinen Originalzustand ( Rekonstitution ) bestehen immer darin, daß Eisen mit der einen oder anderen Form von Kohlenstoff reduziert wird. Dieser Kohlenstoff liegt z.B. in Form von Kohle, Braunkohle, Koks, Kohlenwasserstoff usw. vor und die Reduktion erfordert extreme Hitzen und Drücke, damit das Eisen wie zuvor wieder zurKnown process for the reconversion of iron oxide into his Original state (reconstitution) always consist in that Iron is reduced with one form or another of carbon. This carbon is e.g. in the form of coal, lignite, Coke, hydrocarbon, etc. before and the reduction requires extreme heat and pressures in order for the iron to return as before
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Erzeugung von Wasserstoff verwendbar ist. Dieses bekannte Verfahren macht sich selbst zunichte, weil die Einführung von Kohlenstoff in Eisen unter den beschriebenen Verhältnissen eine weitere Reaktion verursacht, welche die Umwandlung des Eisens in eine Kohlenstoff-Stahl-Legierung umfaßt, die für die Erzeugung von Wasserstoff nicht voll befriedigend ist. Jeder zyklische Durchgang des Erzeugens und Rekonstituierens bringt mehr Kohlenstoff in den Stahl, bis die Eisenmasse schließlich in einen verunreinigten hoch-kohlenstoff-haltigen Stahl umgewandelt ist, der als Reaktionsmittel für die Dampf-Eisen-Erzeugung von Wasserstoff unbrauchbar ist. Der Zusatz von Kohle, Braunkohle, Koks, Kohlenwasserstoff und Wasserstoff bringt weitere Verunreinigungen, die unannehmbar sind.Generation of hydrogen is usable. This well-known process is self-defeating because of the introduction of carbon in iron under the conditions described causes a further reaction, which converts the iron into a carbon-steel alloy includes, which is not fully satisfactory for the production of hydrogen. Every cyclical pass of creating and reconstituting brings more carbon into the steel until the iron mass eventually becomes contaminated high-carbon steel is converted to act as a reactant is unusable for the steam-iron production of hydrogen. The addition of coal, lignite, coke, hydrocarbon and hydrogen introduces other impurities that are unacceptable.
Es ist somit primär Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der anfangs genannten Art zu schaffen, das frei von den mit den bekannten Verfahren verbundenen Nachteilen ist. Die Erfindung will auch ein Verfahren schaffen, bei dem Wasser die einzige Verbrauchssubstanz ist. Weiterhin soll das zu schaffende Verfahren hocheffizient sein. Sodann soll das zu schaffende Verfahren im wesentlichen kontinuierlich durchführbar sein. Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Vorrichtung der anfangs genannten Art zu schaffen, mit der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.It is therefore primarily an object of the invention to provide a method of the initially to create said type, which is free from the disadvantages associated with the known methods. The invention wants too create a process in which water is the only consumable substance is. Furthermore, the process to be created should be highly efficient. The process to be created should then be able to be carried out essentially continuously. Object of the invention it is also to create a device of the type mentioned at the beginning with which a method according to the invention can be carried out.
Es ist eine weitere primäre Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der anfangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Reaktionsmittel ohne Verunreinigung rekonstituierbar ist. Es ist auch eine Aufgabe( ein Verfahren zur nichtverunreinigenden RekonstitutionIt is a further primary object of the invention to provide a method of the initially mentioned type in which the reactant is reconstitutable without contamination. It is also a task ( a method of non-contaminating reconstitution
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eines bei der Erzeugung von Wasserstoff verwendeten Reaktionsmittels zu schaffen. Die Erfindung will auch eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung schaffen. Sodann will die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung schaffen, mit dem bzw. der ein Metalloxyd ohne Verwendung eines verunreinigenden Materials in das entsprechende Metall oder ein niedrigeres Oxyd umwandelbar ist.a reactant used in the production of hydrogen to accomplish. The invention also seeks to provide an apparatus suitable for carrying out this method. Then want the invention provide a method and apparatus with which or a metal oxide without the use of a contaminant Material is convertible into the corresponding metal or a lower oxide.
Die Erfindung sieht ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 vor. Unabhängig davon sieht die Erfindung auch ein Verfahren gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 6 vor. Die Erfindung sieht sodann ein Verfahren zur Reduzierung von Metalloxyd gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 13 vor.The invention provides a method according to claim 1. Independent The invention also provides a method according to the characterizing features of claim 6. The invention then provides a method for reducing metal oxide according to the characterizing features of the patent claim 13 before.
Die Erfindung sieht weiterhin eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 15 vor.The invention also provides a device according to claim 15 before.
Die Erfindung sieht auch ein Pluidum-Steuerventil gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 2> vor. Die Erfindung sieht sodann ein Pluidum-Teilventil gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 25 vor.The invention also provides a pluidum control valve according to the characterizing Features of claim 2> before. The invention then provides a pluidum partial valve according to the characterizing Features of claim 25 before.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt also Erzeugung von Wasserstoff und die Rekonstitution des Reaktionsmittels im wesentlichen kontinuierlich, indem eine Mehrzahl von Reaktionskammern vorgesehen ist, in jeder Reaktionskammer ein Reaktionsmittel vorgesehen ist und die Wasserstofferzeugungsschritte in der ersten Hälfte der Reaktionskammern durchgeführt wird, während in der anderen Hälfte der Reaktionskammern dasThus, in a preferred embodiment of the invention Generation of hydrogen and the reconstitution of the reactant essentially continuously by adding a plurality of Reaction chambers is provided, a reaction agent is provided in each reaction chamber and the hydrogen generation steps is carried out in the first half of the reaction chambers, while in the other half of the reaction chambers
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Reaktionsmittel regeneriert wird. Wenn also die Wasserstofferzeugung und die Rekonstituierung abwechselnd durchgeführt werden, Reagent is regenerated. So if hydrogen generation and reconstitution are performed alternately,
eine
ist dieYHälfte der Reaktionskammern für die Wasserstofferzeugung und die andere Hälfte für die Reaktionsmittelregenerierung in Gebrauch.
Durch geeignete Verteilermittei und geeignete Steuermittel stellt die Gesamtwirkungsweise des Verfahrens und der Vorrichtung
im wesentlichen eine kontinuierliche Erzeugung von Wasserstoff dar.one
half of the reaction chambers is used for hydrogen generation and the other half for reactant regeneration. By means of suitable distribution means and suitable control means, the overall mode of operation of the method and the device essentially represents a continuous generation of hydrogen.
Bevor die Vorrichtung und das Verfahren gemäß Erfindung im einzelnen beschrieben werden, erfolgt eine ins einzelne gehende Erörterung der Grundsätze, auf denen das Verfahren und die Vorrichtung gemäß Erfindung beruhen. Es ist bereits erwähnt, daß das bei der Erfindung verwendete Reaktionsmittel ein Metall ist, das fähig ist, Wasserstoff von Wasser unter Bildung eines Oxydes des Metalles exotherm zu trennen, und dessen Oxyd fähig ist, in der Abwesenheit von freiem Sauerstoff spontan zu dissoziieren oder disproportion!eren. Pestzuhalten ist, daß obwohl dies die umfassende Definition des Reaktionsmittels ist, es für den Fachmann leicht verständlich ist, daß dies nicht bedeutet, daß diese Reaktionen bei Zimmertemperatur erfolgen müssen, sondern nur bedeutet, daß diese Reaktionen bei irgendeiner praktisch erreichbaren Temperatur stattfinden können. Um also den Wasserstofferzeugungsprozeß in Gang zu setzen, wird das Reaktionsmittel auf die Temperatur erhitzt, bei welcher es wasserstoff von Wasser exotherm abtrennt und Wasser über das Reaktionsmittel geleitet wird. Da die Reaktion exotherm ist, erhält sie sich selbst.Before the device and the method according to the invention in detail There is a detailed discussion of the principles on which the method and apparatus are based based according to the invention. It has already been mentioned that the reactant used in the invention is a metal capable of is to exothermically separate hydrogen from water with the formation of an oxide of the metal, and the oxide of which is capable in the To spontaneously dissociate or disproportionate in the absence of free oxygen. It is to be kept in mind that although this is comprehensive Definition of the reactant is, it will be readily understood by those skilled in the art that this does not mean that these reactions must take place at room temperature, it just means that these reactions take place at any practically achievable temperature can take place. So in order to set the hydrogen production process in motion, the reactant is adjusted to the temperature heated, during which it separates hydrogen from water exothermically and water is passed over the reactant. There the reaction is exothermic, it is self-sustaining.
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Gemäß Erfindung erfolgt die anfängliche Erhitzung z.B. durch elektrische Widerstanderhitzung. Selbstverständlich gibt es einen praktischen Gesichtspunkt, der angibt, welches Metall für die Erfindung vorteilhaft ist, und der darin besteht, daß die Temperatur, bei der das Metall Wasserstoff von Wasser exotherm trennt, und die Temperatur, bei der das Metalloxyd spontan dissoziiert oder disproportioniert, im allgemeinen unter dem Schmelzpunkt des Metalles liegen sollten, so daß die praktischen Probleme, die mit der Erhaltung des Reaktionsmittels und der Reaktion verbunden sind, leicht lösbar sind. Das bedeutet nicht, daß die Verwendung eines geschmolzenen Reaktionsmittels in Zukunft nicht auch in Betracht gezogen werden kann.According to the invention, the initial heating is carried out, for example, by electrical means Resistance heating. There is, of course, a practical aspect of which metal is used in the invention is advantageous, and which consists in the fact that the temperature at which the metal separates hydrogen from water exothermically, and the temperature at which the metal oxide spontaneously dissociates or disproportionates, generally below the melting point of the metal should lie so that the practical problems associated with the maintenance of the reactant and the reaction are easily detachable. This does not mean that the use of a molten reactant in the future is also out of the question can be drawn.
In Hinblick auf das erwähnte praktische Erfordernis ergibt sich überraschenderweise, daß zwei Metalle,in Form reiner Metalle oder von Oxyden niedriger Oxydationsstufe, die wichtigen physikalischen Eigenschaften besitzen, die von einem Reaktionsmittel für den praktischen Gebrauch der Erfindung gefordert werden; daher sind diese beiden Metalle bevorzugte Reaktionsmittel. Diese beiden Metalle sind Mangan und Eisen und Verbindungen von Mangan und Eisen. Die Reaktionsmittel stellen bei einem erfindungsgemäßen Verfahren eine Art Katalysator dar und könnten auch als Katalysatoren bezeichnet werden.In view of the aforementioned practical requirement, it arises Surprisingly, that two metals, in the form of pure metals or of oxides of low oxidation state which have important physical properties that are required by a reactant for the practical use of the invention are required; therefore, these two metals are preferred reactants. These two metals are manganese and iron and compounds of manganese and iron. The reactants represent in a process according to the invention represent a type of catalyst and could also be referred to as catalysts.
Mangan tritt in vielen oxydischen Erzen auf, von denen das wichtigste Pyrolusit MnOp, ein schwarzes Mineral ist. Weniger bedeutsame Erze sind Braunit Mn3O,, Mangan!t Mn3O,.HpO und Hausmanit MnO.MtuO,· Mangan ist auch in vielen Tonerden und Schiefertonen als reich-Manganese occurs in many oxidic ores, the most important of which is pyrolusite MnOp, a black mineral. Ores of less importance are Braunite Mn 3 O ,, Manganese! T Mn 3 O, .HpO and Hausmanit MnO.MtuO, · Manganese is also rich in many clays and shale clays.
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lieh vorhandene Verunreinigung und in den meisten Eisenerzen vorhanden. Metallisches Mangan als solches wird in der Industrie nicht in einem beachtlichen Umfang verwendet. Jedoch wird eine Perromangan genannte Eisen-Mangan-Legierung, die 75 bis 80 % Mangan enthält, bei der Herstellung von Spezialstahl in einem weiten Umfang verwendet. Der Zusatz von kleinen Ferromangan-Mengen verbessert die Qualität von Stahl durch die Entfernung von Spuren von Sauerstoff und Schwefel durch Bildung von MnOp und MnS, die von dem Stahl in die Schlacke abgesondert werden. Der Zusatz von größeren Ferromangan-Mengen ergibt Stahl von großer Härte.borrowed existing impurity and present in most iron ores. As such, metallic manganese is not widely used in industry. However, an iron-manganese alloy called perromanganese, which contains 75 to 80 % manganese, is widely used in the manufacture of special steel. The addition of small amounts of ferromanganese improves the quality of steel by removing traces of oxygen and sulfur through the formation of MnOp and MnS, which are secreted by the steel into the slag. The addition of larger quantities of ferromanganese results in steel of great hardness.
Eisen ist das viertmeist vorhandene Element-in der Erdkruste und nach Aluminium das zweitmeist vorhandene Metall. In der Natur tritt Eisen nur in chemischen Verbindungen auf, hauptsächlich als ein Oxyd oder Karbonat, und weniger fcäufig als ein Sulfid. Die hauptsächlichen Erze sind Hämatit Fe3O,, Magnetit FeO.Fe2O, und hydriertes Eisenoxyd, sog. Limonit Fe2O,.XH2O. Das hauptsächliche Karbonaterz ist Siderit FeCO^. Das hauptsächliche Sulfiderz Eisenpyrit FeSg. Reines Eisen wird in der Industrie selten verwendet; aber Stahl, der eine Legierung von Eisen mit anderen Metallen ist und sehr geringe Prozentsätze von Kohlenstoff enthält, wird in enormen Mengen verwendet.Iron is the fourth most abundant element in the earth's crust and the second most abundant metal after aluminum. In nature, iron occurs only in chemical compounds, principally as an oxide or carbonate, and less frequently as a sulphide. The main ores are hematite Fe 3 O ,, magnetite FeO.Fe 2 O, and hydrogenated iron oxide, so-called limonite Fe 2 O, .XH 2 O. The main carbonate ore is siderite FeCO ^. The main sulphide ore iron pyrite FeSg. Pure iron is rarely used in industry; but steel, which is an alloy of iron with other metals and contains very low percentages of carbon, is used in enormous amounts.
Die beiden Metalle Mangan und Eisen befinden sich unter den acht Elementen, die die erste Ubergangsreihe der Elemente bilden. Die erste Ubergangsreihe, die Ubergangsmetalle und deren physikalische Eigenschaften werden nun erörtert.The two metals manganese and iron are among the eight elements that make up the first transition series of elements. the first transition series, the transition metals and their physical properties will now be discussed.
-25- .-25-.
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In ganz allgemeiner UmweltUmgebung sind alle Übergangsmetalle feste Metalle von gewöhnlich weißer oder liicht grauer Farbe, die zu einem brillianten Zustand aufpoliert werden können. Viele Übergangselemente treten in mehr als einer kristallinen Form auf; Eisen existiert z.B. in einer kubischen dichtgedrängten oder in einer körperzentrierten kubischen Form, je nach den thermischen Bedingungen, denen es während der Kristallisierung unterworfen ist, und nach den vorhandenen Verunreinigungen. Die Übergangsmetalle sind hart, verformbar und dehnbar und von ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften.In a very general environmental environment, all transition metals are solid Metals of usually white or light gray color that can be polished to a brilliant state. Lots of transition elements occur in more than one crystalline form; For example, iron exists in a densely packed cubic shape or in a body-centered cubic shape, depending on the thermal conditions it was subjected to during crystallization is, and according to the impurities present. The transition metals are hard, malleable and ductile, and excellent mechanical properties.
Die Übergangsmetalle besitzen relativ hohe Dichte und sehr hohe Schmelz- und Siedepunkte und eine hohe Atomisierungswärme. Diese Eigenschaften zeigen, daß die Atome dieser Elemente durch sehr feste metallische Bindungen zusammengehalten sind, die sogar im geschmolzenen Zustand fest bleiben. Die Festigkeit der Bindung zwischen Metallatomen hängt ab von der Zusammenwirkung der Elektronen in der äußersten Schale der Atome. Die valenten Elektronen sind für die Bindung zuständig, und je größer die Zahl der valenten Elektronen ist, desto stärker ist die sich ergebende Bindung. Die Atome der Übergangselemente haben drei oder mehr Elektronen, die für eine Zusammenwirkung zur Verfügung stehen und zumindestens eines dieser Elektronen ist ein d-Elektron; folglich ist die interatomare Bindung sehr fest.The transition metals have a relatively high density and very high melting and boiling points and a high heat of atomization. These Properties show that the atoms of these elements are held together by very strong metallic bonds, even in the remain solid in the molten state. The strength of the bond between metal atoms depends on the interaction of the electrons in the outermost shell of the atoms. The valent electrons are responsible for the bond, and the greater the number of valent electrons, the stronger the resulting bond. The atoms of the transition elements have three or more Electrons that are available for interaction and at least one of these electrons is a d electron; consequently the interatomic bond is very strong.
Da die Elektronenkonfigurationen von einander folgenden Elementen der ersten Übergangsreihe sich nur durch ein Elektron in der dritten Elektronenhülle unterscheiden, bestehen nur leichte Un-Since the electron configurations of successive elements of the first transition series are only separated by one electron in the distinguish between the third electron shell, there are only slight
■ .■.
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terschiede in den Ionisierungsenergien benachbarter Elemente, Unterschiede die nicht annähernd so groß sind wie die zwischen einander folgenden Elementen in einer Nicht-Ubergangsreihe.differences in the ionization energies of neighboring elements, differences that are not nearly as great as those between successive elements in a non-transition series.
Zu den chemischen Eigenschaften und Oxydationszuständen von Übergangsmetallen ist folgendes zu bemerken: Alle Übergangs (Transitions-) - Elemente mit Ausnahme von Scandium und den schwereren Elementen der Gruppe III A ( Ytterium und Lanthan ) zeigen eine Verschiedenheit von Oxydationszuständen. Scandium zeigt nur einen Oxydationszustand, + J, aber jedes der anderen Elemente der ersten Übergangsreihe besitzt zwei oder mehr Oxydationszustände, die sich von dem positiven Wert, der der Periodengruppennummer des Elementes bis zu niedrigeren positiven Werten und schließlich bis Null oder sogar bis zu den negativen Werten - 1 und - 2 erstrecken, in den höchsten Oxydationszuständen +5* +6 und + 7 bilden die Übergangselemente komplexe Anionen mit Oxydionen, 0", als Liganten. Bei den komplexen Oxoanionen besitzt die Metall- Sauerstoff-Bindung weitgehend einen kovalenten Charakter, wobei die Übergangsmetalle in den höheren Oxydationsstufen den nichtmetallischen Elementen der entsprechenden B-Gruppen gleichen. In den + 2 - und + 3 Oxydationsstufen bilden die Übergangselemente im wesentlichen ionische Verbindungen mit den meisten elektronegativen Elementen; die Oxyde MO sind z.B. im wesentlichen ionische Peststoffe.The following should be noted about the chemical properties and oxidation states of transition metals: All transition elements with the exception of scandium and the heavier elements of group III A (ytterium and lanthanum) show a different oxidation state. Scandium shows only one oxidation state, + J, but each of the other elements of the first transition series has two or more oxidation states, which vary from the positive value, that of the period group number of the element to lower positive values and finally to zero or even to the negative ones Values - 1 and - 2 extend, in the highest oxidation states + 5 * +6 and + 7 the transition elements form complex anions with oxide ions, 0 ", as ligants. In the case of complex oxo anions, the metal-oxygen bond has a largely covalent character, The transition metals in the higher oxidation states resemble the non-metallic elements of the corresponding groups B. In the +2 and +3 oxidation states, the transition elements form essentially ionic compounds with most of the electronegative elements; the MO oxides, for example, are essentially ionic pollutants.
Elektropositiver Charakter und Reaktivität sind miteinandeifverquickt. Wie bereits weiter oben festgestellt ist, zeigt jedes Element üblicherweise verschiedene mögliche Oxydationsstufen undElectropositive character and reactivity are intertwined. As stated above, each element usually shows different possible oxidation levels and
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J? ■#. J? ■ #.
ist jedes Element bei einer gegebenen Oxydationsstufe durch einen verschiedenen Satz von physikalischen Eigenschaften gekennzeichnet, z.B. durch einen gewissen Wert des Ladungs-Radius-Verhältnisses, eine gewisse bevorzugte Koordinatenzahl und Stereochemie, durch ein gewisses Oxydations-Reduktions-Potential usw. Jedoch können all die verschiedenen Charakteristika zwischen den Übergangselementen in ihren verschiedenen Zuständen logisch auf die zwei Hauptfaktoren bezogen werden, die im allgemeinen das Verhalten aller Substanzen bestimmen, nämlich die thermodynamischen und die kinetischen Eigenschaften.each element at a given oxidation state is characterized by a different set of physical properties, e.g. by a certain value of the charge-radius ratio, a certain preferred number of coordinates and stereochemistry, by a certain oxidation-reduction potential, etc. However, all of the different characteristics between the transition elements in their various states can be logically related to the two main factors which, in general, are behavior determine all substances, namely the thermodynamic and the kinetic properties.
Es ist klarzustellen, daß die positiv geladenen Ionen der Übergangselemente eine große Neigung dazu haben, mit faktisch allen Elektronenpaar-Donatoren Koordinationsverbindungen zu bilden, so daß deren Chemie stets die Reaktion komplexer Arten einschließt. Alle Elemente der ersten Ubergangsreihe sind elektropositiv, wie ihre positiven Standardoxydationspotentiale gemäß Normtabellen zeigen, und bilden sehr stabile Oxyde. Bei gewöhnlichen Temperaturen und besonders in kompakter Form sind diese Metalle jedoch kinetisch unwirksam, da mit ihrer hohen Atomisierungswärme eine hohe Aktivierungsenergie in Beziehung steht. Das Maß, in dem das Metall geteilt ist, die Art der Teilchenoberfläche und die thermische Behandlung, der das Metall während seiner Aufbereitung unterworfen war, sind gewöhnlich Faktoren, welche die kinetische Reaktivität dieser Metalle bestimmen und beeinflussen.It should be made clear that the positively charged ions are the transition elements have a great tendency to form coordination compounds with virtually all electron pair donors, see above that their chemistry always includes the reaction of complex species. All elements of the first transition series are electropositive, like show their positive standard oxidation potentials according to standard tables, and form very stable oxides. At ordinary temperatures and especially in compact form, however, these metals are kinetically ineffective, since with their high heat of atomization a high activation energy. The degree to which the metal is divided, the type of particle surface and the thermal Treatment to which the metal was subjected during its preparation are usually factors that affect the kinetic Determine and influence the reactivity of these metals.
Die Elemente der ersten Übergangsreihe bilden verschiedene Oxyde, die dargestellt sind durch MO, M2O,, M-,0^ oder MO.MgO,, MO2 MgO^The elements of the first transition series form different oxides, which are represented by MO, M 2 O ,, M-, 0 ^ or MO.MgO ,, MO 2 MgO ^
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und MO-*. Oxyde des + 2 - Oxydationszustandes sind mit Ausnahme von Sc und Cr für alle Elemente der Reihe bekannt; die divalenten Oxyde MO haben ein Kristallgitter der NaCl-Art, wobei jedes M++ - Ion oktaedrisch von sechs O = Ionen umgeben ist und jedes 0 -/'oktaedrisch von sechs M++ - Ionen umgeben ist. Oxyde des + 3 Oxydationszus tandes, M2O-*, sind mit Ausnahme von Co und Ni für alle Elemente der Reihe bekannt; diese Oxyde besitzen Gitter,and MO- *. Oxides of the + 2 - oxidation state are known for all elements of the series with the exception of Sc and Cr; the divalent oxides MO have a crystal lattice of the NaCl type, each M ++ ion is octahedral surrounded by six O = ions and every 0 - / 'octahedral is surrounded by six M ++ ions. Oxides of the +3 oxidation state, M 2 O- *, are known for all elements of the series with the exception of Co and Ni; these oxides have lattices,
+3 —+3 -
in denen jedes M- Ion oktraedrisch von snchs O1"- Ionen umgeben ist, während jedes 0~ - Ion tetraedrisch von vier M Ionen umgeben ist. Oxyde des + 4 - Oxydationszustandes, MOp, sind für Ti, V und Mn bekannt; sie besitzen die Rutrilstruktur mit einer 6 : 3 Kation - zu - Anion - Kristall - Koordination. Oxyde der Formel M^Oh oder MO.M2O^, enthalten ein Drittel der Metallatome in + 2 - Oxydationszustand und zwei Drittel im + 3 Oxydationszustand. Die Struktur dieser Oxyde besteht in ionischen Gittern, in denen M++ - Ionen, M - Ionen und 0=- Ionei in verschiedenen regelmäßigen Mustern abwechseln.in which every M ion is octahedrally surrounded by snchs O 1 "ions, while every 0 ~ ion is surrounded tetrahedrally by four M ions. Oxides of the +4 oxidation state, MOp, are known for Ti, V and Mn; they have the rutile structure with a 6: 3 cation-to-anion crystal coordination.Oxides of the formula M ^ Oh or MO.M 2 O ^ contain one third of the metal atoms in the +2 oxidation state and two thirds in the +3 oxidation state. The structure of these oxides consists of ionic lattices in which M ++ ions, M ions and 0 = ions alternate in various regular patterns.
Thermodynamische Berechnungen werden im allgemeinen über einen weiten Bereich von Temperaturen mit algebraischen Gleichungen durchgeführt, die die charakteristischen Eigenschaften der gerade betrachteten Substanzen darstellen. Die notwendigen Integrationen und Differentiationen oder andere mathematische Behandlungen lassen sich dann meist leicht durchführen. Der meist übliche Ausgangspunkt zur Durchführung solcher Berechnungen bei einer gegebenen Substanz ist die Wärmekapazität bei konstantem Druck. Von dieser Größe und dem Wissen über die Eigenschaften von irgendwelchen Phasenübergängen lassen sich die an- Thermodynamic calculations are generally performed using a wide range of temperatures performed with algebraic equations representing the characteristic properties of the straight represent the substances under consideration. The necessary integrations and differentiations or other mathematical treatments can then usually be carried out easily. Most of the time The usual starting point for performing such calculations for a given substance is the heat capacity at constant Pressure. From this size and the knowledge of the properties of any phase transitions, the other
-30- ■ 609819/0968 -30- ■ 609819/0968
if.if.
3^" 2R49-370 3 ^ "2R49-370
deren thermodynamischen Eigenschaften durch bekannte Gleichungen, die in gängigen Texten der Thermodynamik angege^^^sind, ableiten. their thermodynamic properties by known equations, which are given in common texts of thermodynamics ^^^.
Empirische Wärmekapazität-Gleichungen haben im allgemeinen die Form einer Energiereihe mit unabhängigen Variablen. Cp = a + ( b'x 10"·5 ) T + ( c'x 10"6 ) T2 oderEmpirical heat capacity equations generally take the form of an energy series with independent variables. Cp = a + (b'x 10 "x 5 ) T + (c'x 10" 6 ) T 2 or
Cp - a"+ ( b"x 1(T3 ) TCp - a " + (b" x 1 (T 3 ) T
da beide Formen gebraucht werden gilt:since both forms are used:
(1) Cp = a + ( b χ 10"^ ) T + ( c χ 10~6 ) T2 + (1) Cp = a + (b χ 10 "^) T + (c χ 10 ~ 6 ) T 2 +
Die Konstanten a,b,c und d lassen sich experimentell oder durch eine gültige theoretische oder halbempirische Annäherung bestimmen. Der Wärmeinhalt oder die Enthalpie H wird aus der Wärmekapazität durch eine einfache Integration über den Bereich von Temperaturen berechnet für die (1) anwendbar ist.The constants a, b, c and d can be experimental or passed determine a valid theoretical or semi-empirical approximation. The heat content or the enthalpy H is derived from the heat capacity calculated by a simple integration over the range of temperatures for which (1) is applicable.
Wenn daher 298,0 K ( Kelvin ) als Bezugstemperatur genommenTherefore if 298.0 K (Kelvin) is taken as the reference temperature
wird, gilt: Tthe following applies: T
(2) Ht - H298 - C CpdT(2) Ht - H 298 - C CpdT
298
= a ( T - 298 ) + 1/2 ( b χ 1(T5 ) ( T2 - 2982 ) + 1/5 ( c χ298
= a (T - 298) + 1/2 (b χ 1 (T 5 ) (T 2 - 298 2 ) + 1/5 (c χ
ίο"6 ) ( τ5 - 298^ ) - ( d χ io5 ) ( 1 - 255 )ίο " 6 ) (τ 5 - 298 ^) - (d χ io 5 ) ( 1 - 255)
= a T + 1/2 ( b χ 1O"5 ) T2 + 1/5 ( c χ 10~6 ) T3 - -A= a T + 1/2 (b χ 10 " 5 ) T 2 + 1/5 (c χ 10 ~ 6 ) T 3 - -A
wobei alle Konstanten der rechten Seite der Gleichung in den Ausdruck - A zusammengefaßt sind.where all the constants on the right-hand side of the equation are summarized in the expression -A.
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soso
Im allgemeinen ist die Enthalpie durch eine Summe von Ausdrücken gemäß (2) gegeben für Substanzphasen des zur Betrachtung stehenden Temperaturbereiches, plus Ausdrücken, welche die Übergangs-In general, the enthalpy is given by a sum of expressions according to (2) given for substance phases of the temperature range under consideration, plus expressions which the transition
wärme darstellen:represent heat:
T2 T 2
Tl T l
,M) In ähnlicher Weise erhält man die Entropie S aus durch Durchführung der Integration, M) In a similar way, the entropy S from is obtained by performing integration
ß) 3T ' S298 ß) 3 T ' S 298
= aln-(T/298) + (bxio"3) (T-298) + 1/2 (c χ 1θ"6) (T2-2982) -= aln- ( T / 298) + (bxio " 3 ) (T-298) + 1/2 (c χ 1θ" 6 ) (T 2 -298 2 ) -
1/2 (d χ 105) (-4- 5—1/2 (d χ 10 5 ) (-4- 5—
τ 298^τ 298 ^
- aln T + (b χ 1θ"3) T + 1/2 (c χ 1O~6) T - Β' oder (4) s = a 2,503a log T + (b χ 10*-5) T + 1/2 (c χ 10 ) - aln T + (b χ 1θ " 3 ) T + 1/2 (c χ 1O ~ 6 ) T - Β 'or (4) s = a 2.503a log T + (b χ 10 * - 5 ) T + 1 / 2 (c χ 10)
φ 1/2 (d x 103) -,φ 1/2 (dx 10 3 ) -,
T _ B T _ B
wobeiwhereby
(?) B =B' - S298(?) B = B '- S 298
aus der Definition der freien Energie G:from the definition of the free energy G:
G = H - TS
die MengeG = H - TS
the amount
609819/0968609819/0968
wird erhalten aus (2) und (4):is obtained from (2) and (4):
(6) GT-H298 = ~2^°\ T log T "1/2 <b x 1O"3> T2-1/6 (c χ(6) G T -H 29 8 = ~ 2 ^ ° \ T log T " 1/2 < bx 1O " 3 > T 2 -1/6 (c χ
10~6) T3- 1/2 ) + (B + a) T + A und auch die freie Energiefunktion10 ~ 6 ) T 3 - 1/2) + (B + a) T + A and also the free energy function
(7) G - H298 = -2,303a log T-1/2 (b χ 1θ"3) T-1/6 (c χ 1θ"6) (7) G - H 298 = -2.303 a log T-1/2 (b χ 1θ " 3 ) T-1/6 (c χ 1θ" 6 )
T2 . 1/2 T 2 . 1/2
(B + a) . _A (B + a) . _A
Tabelle 1
Bildungsv/ärme in ( Kcal/n^!.) von Mangan-una Eisenoxyden Table 1
Educational levels in (Kcal / n ^ !.) of manganese and iron oxides
MO -92 -64MO -92-64
M2O5 -229 -197M 2 O 5 -229 -197
M5O^ -331 -268M 5 O ^ -331 -268
MO0 -124 MO 0 -124
-33-609819/0 968-33-609819 / 0 968
T.T.TC 2T.T.TC 2
Bildungswärme ( Koeffizienten : freie-Energie-Gleichungen)Heat of formation (coefficients: free energy equations)
A. Die Ah -Werte in Gramm Kalorien pro MolA. The Ah values in grams of calories per mole
B. Die a,b, und I Werte, die hier aufgeführt sind, dienen zur Berechnung der ,/^G- und mittels folgender Gleichungen: Jsßt = ^H0 + 2,303a T log T + b χ 10"5T2 + ex 105T" + IT Referenz: Bulletin 542B. The a, b, and I values listed here are used to calculate the, / ^ G- and using the following equations: Jsß t = ^ H 0 + 2.303 a T log T + b χ 10 " 5 T 2 + ex 10 5 T "+ IT reference: Bulletin 542
/,S= -a - 2,303 log T - 2b χ /, S = -a - 2.303 log T - 2b χ
J-· JjJ- · Jj SLSL
+ c χ 105 Τ"2 - I+ c χ 10 5 Τ " 2 - I
Bureau of Mines
U.S.A.Bureau of Mines
United States
I
i 2,3o3 a :
I.
i
I
b :ι
I.
b:
c :<
c:
I :
: II.
I :
: I.
44th
4th
i I.
i
y ' 1,033 κ ) g47 0 (c) (298.16 ° - s
y '1.033 κ)
r 1 *
r 1
t II.
t I
y ' 1.179 K)Q 4 y0 (c) (ΐ $ 033—:
y '1,179 K)
-11,26 :I.
-11.26:
t it i
ί +0,23S 1 '
ί + 0.23S
e0.947 ρ
e
ί -64.200 I.
ί -64,200
i +1,67 <
i +1.67
I -6,84 I.
I -6.84
VO/ ·>■ gQ(g) = P
VO / ·> ■ gQ
CD CD (OCD CD (O
5P6 (P +2O2(g)5P 6 (P + 2O 2 (g)
(I.874(I.874
2.000°K) : -257.240 -26,89: +1,00 :*0,4 : +155,462,000 ° K): -257,240 -26.89: +1.00: * 0.4: +155.46
Hematithematite
2P.2P.
(298,16(298.16
95O°K)95O ° K)
2P.2P.
(950(950
1.055°K)1,055 ° K)
-200.000-200,000
-202.960-202,960
-15,84: -1,45 : -1,905: +108,26-15.84: -1.45: -1.905: +108.26
-42,64: +7,85 : -0,15 : + 188,48-42.64: +7.85: -0.15: + 188.48
2P.2P.
(1.035° 1.050°K)(1,035 ° 1,050 ° K)
196.740196.740
-10,27: +0,75 : -0,50 :+92,26-10.27: +0.75: -0.50: +92.26
2Pe (ft) +5/2O2(gH2P e (ft) + 5 / 2O 2 (gH
(γ) (i.05o°—1.1790K)(γ) (i.05o ° -1.179 0 K)
-195·200-195 200
-0,39 : -0,13 : -0,30 : +59,96-0.39: -0.13: -0.30: +59.96
2P6 (Y) +5/2O2(E)=P62O, (γ) (1.179 '-—1.674UK)2P 6 (Y) + 5 / 2O 2 (E) = P 62 O, (γ) (1,179 '- 1,674 U K)
-202.540-202,540
-25,95: +2,87 : -0,30 : +142,85-25.95: +2.87: -0.30: +142.85
-2--2-
CF)CF) ο coο co 0000
coco
O CDO CD σ> ooσ> oo
2Pe (S) +3/202(g) = Pe2°5 (T) (1.674° 1.80O0K) : -192-920 : -0,85 : -0,1? : -0,30 : +61,212P e (S) +3/20 2 (g) = P e2 ° 5 (T) (1.674 ° 1.80O 0 K): -192-920: -0.85: -0.1? : -0.30: +61.21
Manganmanganese
n (&.) + 1/2O2(g) = MnO (c) (298,16° 1.000°K) : -92.600 : -4,21 : +0,97 :+0,155 : +29,66 n (&.) + 1 / 2O 2 (g) = M n O (c) (298.16 ° 1,000 ° K): -92,600: -4.21: +0.97: +0.155: +29.66
Mn (λ) + 1/202(g) - Μβ0 (c) ( 1;000° 1·374°Κ) :-91·900 : +1,84 : -0,39 : +0,34 : +12,15M n (λ) + 1/20 2 (g) - Μ β 0 (c) (1; 000 ° 1 374 ° Κ): -91 900: +1.84: -0.39: +0, 34: +12.15
Mn M n
+ 1/202(g) = M n0 (c) (I.3740 1.41O°K) : -89,810 : +7,30 : -0,72 : +0,34 : -6,05+ 1/20 2 (g) = M n 0 (c) (I.374 0 1.41O ° K): -89.810: +7.30: -0.72: +0.34: -6.05
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A. Die erste Spalte gibt die Elemente oder Oxyde an, die zweite Spalte die Phase, auf welche die Daten anwendbar sind. Die dritte, vierte und fünfte Spalte spezifizieren die thermodynamischen Eigenschaften für den Übergang (Transition) in die nächstfolgende Phase. In der sechsten Spalte ist deifEntropiewert bei der Bezugstemperatur 298,16 K gegeben. Die übrigen Spalten mit Ausnahme der letzten geben die Werte der konstanten a,b,c,d,A und B, die für die thermodynamische Gleichung erforderlich sind.A. The first column gives the elements or oxides, the second column the phase on which the data are referenced are applicable. The third, fourth and fifth columns specify the thermodynamic Properties for the transition to the next phase. In the sixth column the entropy value is given at the reference temperature of 298.16 K. The remaining columns with the exception the latter give the values of the constants a, b, c, d, A and B that make up the thermodynamic equation required are.
B. Alle Werte der Tabelle, die Schätzungen darstellen, sind in Klammern gesetzt.B. All values in the table that represent estimates are in brackets.
C. Die Wärmekapazitäten von Temperaturen jenseits des Bereiches experimenteller Bestimmung werden aufgrund von Extrapolation geschätzt.C. The heat capacities of temperatures beyond the range of experimental determination will be estimated based on extrapolation.
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co ■«^ CD CD (J) CO co ■ «^ CD CD (J) CO
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Referenz: U.S. Atomic Energy Commission Report: ANL-5750 Reference: US Atomic Energy Commission Report: ANL-5750
TABELLE 4 Werte von chemischen thermodynamischen EigenschaftenTABLE 4 Values of chemical thermodynamic properties
Referenz: National Bureau of StandardsReference: National Bureau of Standards
500 - Selected Values, Chemical, Thermodynamik Properties.500 - Selected Values, Chemical, Thermodynamics Properties.
Merke: Alle Werte in Kcal pro gramm molNote: All values in Kcal per gram mol
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Physikalische KonstantePhysical constant
Referenz: Bureau of Mines BulletinReference: Bureau of Mines Bulletin
Element oder :Molekular-: Dichte: Schmelz* Siede-: Spezifische Oxyd : gewicht :Schwere: punkt(°c): punkt: Wärme (25°cElement or: Molecular: Density: Melting * Boiling: Specific Oxide: weight: gravity: point (° c): point: heat (25 ° c
TO Ccal/gTO Ccal / g
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2 5 4 9 3 7 ü HQ 2 5 4 9 3 7 ü HQ
Erzeugung von WasserstoffGeneration of hydrogen
2 Pe(g) + 3H20(g) > 3H2 Pe (g) + 3H 2 O (g) > 3H
erhitzt Dampfheats steam
1540,4 + 648,0 \72>72 1540.4 + 648.0 \ 72 > 72
(Gramm) (Gramm) (Gramm) (Gramm)(Grams) (grams) (grams) (grams)
Um den Sauerstoff; der zu FepO^reagiert ist, zu bestimmen^wird abgezogen 1915,68 - 1340,4 = 575,28 Gramm Sauerstoff. Die Gleichung zeigt, daß 72,72 Gramm Sauerstoff erzeugt sind.To the oxygen ; which has reacted to FepO ^ is to be determined ^ is subtracted 1915.68 - 1340.4 = 575.28 grams of oxygen. The equation shows that 72.72 grams of oxygen are produced.
Da Wasserstoff 0,00531 x 453,59g pro 0,02832 nr wiegt, das spezifische Gewicht von Wasserstoff also bekannt ist, sind also etwa 30,19 x 0,02832 irr (ungefähr 8,56 nr) Wasserstoff erzeugt. Das Eisen wiegt ursprünglich 1340,4 g und jetzt 1915,68 g, wobei das zusätzliche Gewicht durch den Sauerstoff bedingt ist, der in dem jetzt vorliegenden Eisenoxyd Fe2O, vorliegt. Dieser Betrag von 575*28 g Sauerstoff wa& jetzt aus dem Eisenoxyd Fe2O^ entfernt werden, damit die Erzeugung von Wasserstoff fortgesetzt werden kann. Wenn der Sauerstoff entfernt wird, wird das Fe2O, zu Fe, was genau das ist, was erwünscht ist.Since hydrogen weighs 0.00531 x 453.59g per 0.02832 nr, i.e. the specific gravity of hydrogen is known, about 30.19 x 0.02832 irr (approximately 8.56 nr) of hydrogen are produced. The iron weighs originally 1340.4 g and now 1915.68 g, the additional weight being due to the oxygen present in the iron oxide Fe 2 O now present. This amount of 575 * 28 g oxygen wa & now out of the iron oxide Fe 2 O ^ be removed so that the production can be continued by hydrogen. When the oxygen is removed, the Fe 2 O becomes Fe, which is exactly what is desired.
Wenn die Komponenten der Reaktion im einzelnen betrachtet werden, 1st zu bemerken, daß die Struktur von Eisen entweder in einer kubischen dichten oder in einer körperzentrierten Form vorliegt, was von den thermischen Bedingungen, denen es während seiner Kristallisation ausgesetzt war, und von der Gegenwart von Unreinheiten abhängt. Dieses Metall der ersten Übergangsreihe hat eine relativ hohe Dichte, hohen Schmelz- und Siedepunkt und eine sehr hohe Atomisierungswärme. Diese Eigen- If the components of the reaction are considered in detail, it should be noted that the structure of iron is either in a dense cubic or in a body-centered form, depending on the thermal conditions to which it was subjected during its crystallization and the presence of Depends on impurities. This metal of the first transition series has a relatively high density, a high melting and boiling point and a very high heat of atomization. This proprietary
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schäften machen deutlich, daß Eisenatome durch sehr feste metallische Bindungen zusammengehalten sind, die im geschmolzenen Zustand standhalten. Wie weiter oben bereits festgestellt ist, besitzen Atome von Eisen im geschmolzenen Zustand drei oder mehr Elektronen, die für eine Zusammenwirkung zur Verfügung stehen/ und das Vorhandensein dieser Elektronen machtjfdie interatomare Bindung sehr stark.Shafts make it clear that iron atoms are held together by very strong metallic bonds that withstand when molten. As stated earlier, atoms of iron in the molten state have three or more electrons available for interaction / and the presence of these electrons makes the interatomic bond very strong.
Das gasförmige Sauerstoffmolekül Op ist ein zweiatomares Molekül, bei dem die beiden Sauerstoffatome sich ein Paar von Elektronen in einer Sigma-Bindungs-Elektronenhülle und ein weiteres Paar von Elektronen in einer Pi-Bindungs-Elektronenhülle teilen'; jedes Sauerstoffatom hat also zwei einzelne Paare von Elektronen.The gaseous oxygen molecule Op is a diatomic molecule, in which the two oxygen atoms are a pair of electrons in a sigma bond electron shell and another pair of Share electrons in a pi-bond electron shell '; every oxygen atom so has two separate pairs of electrons.
Schließlich ist Eisenoxyd FepO^ bei gewöhnlichen Temperaturen thermodynamisch stabil gegen eine Zerlegung in Metall und Sauerstoff gas. Verschiedene Oxydationszustände aufweisende Oxyde desselben Metalles haben verschiedene relative Stabilitäten und folglich die Fähigkeit, teilweise zu dissoziieren oder disproportionieren; diese Vorgänge finden jedoch bei gewöhnlichen Temperaturen nicht in feststellbarem Ausmaß statt. Z.B. ist von den beiden Oxyden FepO-, und Fe^o2, bei Zimmertemperatur das erstere das stabilere.Finally, iron oxide FepO ^ is thermodynamically stable against decomposition into metal and oxygen gas at ordinary temperatures. Oxides of the same metal exhibiting different oxidation states have different relative stabilities and consequently the ability to partially dissociate or disproportionate; however, these processes do not take place to any detectable extent at ordinary temperatures. For example, of the two oxides FepO and FeO 2 , the former is the more stable at room temperature.
Die thermodynamisch unzulässige Reaktion:The thermodynamically impermissible reaction:
2Fe,0. + 1/2 Op >3Fep0, Δ H° * " 55kcal/mol-eqn2Fe, 0. + 1/2 Op> 3Fe p 0, Δ H ° * "55 kcal / mol-eqn
*> * ? £ S=- 46 kcal/mol-eqn *> *? £ S = - 46 kcal / mol-eqn
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findet bei Zimmertemperatur nicht statt, weil die Aktivierungsenergie zu hoch ist. does not take place at room temperature because the activation energy is too high.
Schritt eins- Atomisierung von Eisenmetall (Bindungsaufbruch) ^atomiz - + 99*7 Κ/cal mol bei 25°C und 1 atm.Step one- atomization of ferrous metal (bond breaking) ^ atomiz - + 99 * 7 Κ / cal mol at 25 ° C and 1 atm.
+ 99,7 x 2 (mol) = 199*4 Kcal/mol eqn.+ 99.7 x 2 (mol) = 199 * 4 Kcal / mol eqn.
Schritt zwei - Dissoziation von Säuerstoffmolekülen (Bindungsaufbruch) Step two - dissociation of oxygen molecules (bond breaking)
2(g) >2 2 (g)> 2
= + x 6 = + 357,6 Kcal/mol eqn. = + x 6 = + 357.6 Kcal / mol eqn.
Schritt drei - Ionisierung jedes Eisenatoms Pe(g) ->Fe + + (g) +Step three - ionization of each iron atom Pe (g) -> Fe + + (g) +
AHioniZ = Fe(g) ->Pe ++(g) +25:A H ioni Z = Fe (g) -> Pe ++ (g) +25:
A Hioniz = + 261,O x 2 (mol) = 522,0 Kcal/mol eqn.
Dies stellt die Summe der ersten und zweiten Ionisierungsenergien
von Eisen dar.
Schritt vier - Reaktion jedes SauerstoffatomesA H ioniz = + 2 61, O x 2 (mol) = 522.0 Kcal / mol eqn. This represents the sum of the first and second ionization energies of iron.
Step four - reaction of each oxygen atom
iSHElektronenaffinität = + ^6^ Keal/mol 0(g) Atome AH Elektronenaffinität = 1* 15β'9 x 5 <mo1) = + 468'9 Kcal/mol eqn. Schritt fünf - Reaktion von Pe++(g) mit CT(g) zur Bildung ionischen Peststoffes (Bindungsbildung)iS H electron affinity = + ^ 6 ^ Keal / mol 0 (g) atoms A H electron affinity = 1 * 15β ' 9 x 5 < mo1 ) = + 468 ' 9 Kcal / mol eqn. Step five - reaction of Pe ++ (g) with CT (g) to form ionic pesticides (bond formation)
^HBindungsbildung- " 1941^ Kcal/mol eqn dann: - 19*1,9 + ( + 199,4 + 557,6 + 522,0 + 468,9 >^ H bond formation- " 1941 ^ Kcal / mol eqn then: - 19 * 1.9 + (+ 199.4 + 557.6 + 522.0 + 468.9>
- - 1941,9 + 1547,9- - 1941.9 + 1547.9
- - 394 Kcal/Formel = - 197 Kcal/mol- - 394 Kcal / formula = - 197 Kcal / mol
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Bezüglich einer graphischen Darstellung der Enthalpie der Reaktion wird auf Pig.1 Bezug genommen.For a graph of the enthalpy of the reaction reference is made to Pig.1.
Reduktion von Eisenoxyd unter Verwendung von WasserstoffReduction of iron oxide using hydrogen
Üblicherweise wird das Oxyd durch Wasserstoff reduziert: (erhitzt)Usually the oxide is reduced by hydrogen: (heated)
> 2 Pe +> 2 Pe +
(1915,68) (72,72) (1340,4) (648,0) Gramm Gramm Gramm Gramm(1915.68) (72.72) (1340.4) (648.0) Gram gram gram gram
Diese Gleichung zeigt die bekannte Tatsache, daß sich Eisenoxyd mittels Wasserstoff reduzieren läßt, wenn es in einer Atmosphäre dieses Gases erhitzt wird. Die Gleichung zeigt auch die Tatsache, daß dieses übliche Verfahren zur Reduzierung von Metalloxyden wirtschaftlich nicht von Interesse sein kann, weil dann, wenn dieses Verfahren voll durchgeführt wird, dieses Verfahren jedes Gramm von Wasserstoff benötigt, der vorher mit demselben Eisen, das erhitzt und dem Dampf ausgesetzt war, erzeugt worden ist.This equation shows the well-known fact that iron oxide can be reduced by hydrogen when it is in an atmosphere this gas is heated. The equation also shows the fact that this is a common method of reducing metal oxides may not be of economic interest because when this procedure is fully carried out, this procedure requires every gram of hydrogen previously produced with the same iron heated and exposed to steam is.
Gemäß Erfindung ist nun gefunden worden, daß Eisenoxyd bei Temperaturen über 1000 C eine steigende Neigung hat, zu dissoziieren, und dies auch tut, wenn nicht eine beachtliche Menge von Sauerstoff in seiner Umweltumgebung zur Verfügung gestellt ist. Mit anderen Worten: Wenn aus der Umweltumgebung aller Sauerstoff beseitigt ist, dann dissoziiert oder disproportioniertAccording to the invention it has now been found that iron oxide at temperatures has an increasing tendency to dissociate above 1000 C, and does so, if not a considerable amount is made available by oxygen in its environmental environment. In other words, if from the environmental environment all oxygen is eliminated, then dissociated or disproportionate
ο Eisenoxyd bei Temperaturen überhalb 1000 C bis zu einem Punkt,ο iron oxide at temperatures above 1000 C up to a point,
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bei dem die Oxydationsstufe sich verringert hat, so daß der Vorgang wiederholt werden kann, ohne daß die Aktion öder Reaktion vermindert wird.in which the oxidation level has decreased, so that the process can be repeated without diminishing the action or response.
Es ist auch gefunden worden, daß dann, wenn der Sauerstoffgehalt in der umgebenden Atmosphäre beschränkt wird, Dampf eine sehr stark reduzierende Wirkung auf Oxyde von Eisen hat. Eine Überprüfung dieser Reaktionen auf thermodynamischem Gebiet zeigt, daß die J^G-Werte der Bildung von Wasserdampf bei allen Temperaturen beträchtlich mehr negativ sind als die der Änderung:It has also been found that when the oxygen content in the surrounding atmosphere is restricted, steam is a very has a strong reducing effect on iron oxides. A review These reactions in the thermodynamic field show that the J ^ G values of the formation of water vapor at all temperatures are considerably more negative than those of the change:
4Pe^O4 + O2 γ 6 Fe2OJ4Pe ^ O 4 + O 2 γ 6 Fe 2 OJ
und auch mehr negativ sind als die der Änderung:and are also more negative than those of the change:
6 Fe 0 + O2 —>2 Fe O^6 Fe 0 + O 2 -> 2 Fe O ^
Es läßt sich also die Reduktion von Eisenoxyd mit Wasser selbst unter spezifischen Bedingungen vorhersagen.The reduction of iron oxide with water can therefore be predicted even under specific conditions.
Die einander folgende Reduktion von Eisenoxyden läßt sich durch folgende Gleichungen darstellen:
6 Fe2O^ - Op ■= 4 Pe O1, =4 Pe 0.4 Fe2O,
2 Fe2O, - Op ^4 Fe 0
2 Pe 0 - O2 - 2 FeThe successive reduction of iron oxides can be represented by the following equations:
6 Fe 2 O ^ - Op ■ = 4 Pe O 1 , = 4 Pe 0.4 Fe 2 O, 2 Fe 2 O, - Op ^ 4 Fe 0
2 Pe 0 - O 2 - 2 Fe
Es ist auch wichtig festzuhalten, daß dann, wenn die Oxyde von Mangan auf hohe Temperaturen erhitzt werden, diese Oxyde dissoziieren unterFraigabe eines Teiles ihres angebundenen Sauerstoffes, wobei sie ein Oxyd niedrigerer Oxydationszahl bilden.It is also important to note that when the oxides of manganese are heated to high temperatures, these oxides dissociate while releasing part of their bound oxygen, forming an oxide with a lower oxidation number.
1) Das Manganoxyd MnO2 gibt einen Teil seines gebundenen Sauerstoffes bei 535° C frei und reduziert zu Mn3O,.1) The manganese oxide MnO 2 releases part of its bound oxygen at 535 ° C and reduces to Mn 3 O ,.
2) Das Manganoxyd Mn2O, gibt einen Teil seines Sauerstoffes bei 1080°C ab und reduziert zu 2MnO.2) The manganese oxide Mn 2 O, releases part of its oxygen at 1080 ° C and reduces to 2MnO.
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Diese Dissoziation von Sauerstoff wird durch die Wirkung allein von Hitze erreicht; jedoch muß der Bauerstoff unmittelbar entfernt werden, um zu verhindern, daß er sich wieder mit dem 2MnO verbindet, wodurch die Oxydationszahl steigt und schließlich wieder 2MnO? oder sogar Mn-O2, vorliegt.This dissociation of oxygen is achieved by the action of heat alone; however, the building material must be removed immediately in order to prevent it from recombining with the 2MnO, which increases the oxidation number and finally 2MnO again ? or even Mn-O 2 , is present.
Diese Art von Zerlegung erfolgt nur bei Oxyden von Elementen, die verschiedene Oxydationszahlen haben; die Auswahl von Eisen und Mangan als die bevorzugten Metalle der Erfindung erfolgt wegen dieser besonderen physikalischen Eigenschaft sowie wegen der Tatsache, daß diese beiden Metalle zu den sehr wenigen Metallen gehören, die die Fähigkeit haben, Wasserstoff von Dampf zu trennen, wenn die Metalle auf ein Minimum von Rothitze erhitzt sind. Diese Reaktion ist exotherm und trägt sich selbst. Eine weitere wichtige Überlegung bei der praktischen Auswahl dieser beiden Elemente ist, daß sie beide leicht zugänglich und wirtschaftlich geeignet sind.This kind of decomposition occurs only in the case of oxides of elements which have different oxidation numbers; the choice of iron and Manganese as the preferred metals of the invention occurs because of this particular physical property as well as because of the fact that these two metals are among the very few metals that have the ability to separate hydrogen from steam, when the metals are heated to a minimum of red heat. This reaction is exothermic and self-sustaining. Another important one A consideration in the practical selection of these two elements is that they are both readily available and economically useful are.
Wenn eines der beiden Metalle auf einer Drehscheibe derart bearbeitet ist, daß es einen sehr schweren Faden bildet, um ein Maximum an Oberfläche der Reaktion auszusetzen, dann reagiert es sehr stark in der beschriebenen Weise.". Die beiden Metalle lassen sich auch in verschieden starkem Maß miteinander legieren, wonach sie in einer Weise wirken, die dem Prozentsatz jedes in der Legierung enthaltenen Metalles direkt proportional ist.When one of the two metals is machined on a turntable in this way is that it forms a very heavy thread to subject a maximum of surface area to the reaction, then it reacts very strong in the manner described. "Leave the two metals also alloy with each other to varying degrees, after which they act in a way that corresponds to the percentage of each in the metal contained in the alloy is directly proportional.
Da die Dissoziation der Oxyde in ihre Elemente bei Temperaturen über 1000° C in steigendem Umfang auftritt und da diese OxydeBecause the oxides dissociate into their elements at temperatures over 1000 ° C occurs to an increasing extent and since these oxides
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ihre Schmelzpunkte nicht unterhalb Temperaturen von 152K) C für Eisenoxyd und 1705 C für Manganoxyd erreichen, werden diese Oxyde bei Arbeits-Temperaturen, Atmosphären- und -Zeiten behandelt, welche dann Reduktionen in der Oxydationszahl allein aufgrund wärmebedingter Dissoziation initiieren und vervollständigen. Die Gegenwart von Wasser während dieser Zeitspanne erniedrigt tatsächlich die Temperaturen, die zur Vervollständigung der Reduktion erforderlich sind.If their melting points do not reach temperatures below 15 2 K) C for iron oxide and 1705 C for manganese oxide, these oxides are treated at working temperatures, atmospheric times and times, which then initiate and complete reductions in the oxidation number solely due to heat-related dissociation. The presence of water during this period actually lowers the temperatures required to complete the reduction.
Weitere Tatsachen über Sauerstoff:More facts about oxygen:
1) Der Radius des O"-lon ( 1,32$ ) ist ungefähr gleich dem des Fe-Ion (1-33 S). Im allgemeinen sind die Verbindungen mit'der höchsten Gitterenergie die Verbindungen mit kleinen divalenten und trivalenten Ionen, z.B. Mg++ und Al+++, und sodann mit relativ kleinen divalenten Anionen, wie z.B. das Oxydion 0".1) The radius of the O "-lon (1.32 $) is roughly equal to that of the Fe ion (1-33 S). In general, the compounds with the highest lattice energy are the compounds with small divalent and trivalent ions, e.g. Mg ++ and Al +++ , and then with relatively small divalent anions, such as the oxide ion 0 ".
2) Sauerstoffgas ist ein wenig schwerer als Luft. Es besitzt eine Dichte von 1,429 S pro Liter, gemessen bei 0 C und 1 atm Druck, wogegen die durchschnittliche Dichte von Luft ungefähr 1,30 g pro liter bei den gleichen Bedingungen beträgt.2) Oxygen gas is a little heavier than air. It owns a Density of 1.429 S per liter, measured at 0 C and 1 atm pressure, whereas the average density of air is about 1.30 g per liter under the same conditions.
3) Sauerstoff ist leicht paramagnetisch; d.h. es wird wie ein Eisenstück von einem Magnet physikalisch angezogen, wobei der magnetische Effekt auch dann wertvoll ist, wenn die Moleküle voneinander weit entfernt sind.3) oxygen is slightly paramagnetic; i.e. it is physically attracted to a magnet like a piece of iron, whereby the magnetic effect is valuable even when the molecules are far apart.
In Bezug auf die Stabilität von Verbindungen ist festzustellen, daß eine gegebene Verbindung, die bei spezifischen Temperatur- und Druck-Bedingungen nicht die Fähigkeit, in ihre Elemente zu zerfallen, hat und sorgfältig von jeglicher Substanz, die alsWith regard to the stability of connections, it should be noted that that a given compound, under specific temperature and pressure conditions, does not have the ability to convert into its elements decayed, and carefully of any substance that is considered
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ein- mögliches Reaktionsmittel wirken könnte, ferngehalten ist, doch die Fähigkeit zum Zerfallen hat, indem sie Reaktionen durch oder mit sich selbst eingeht. z.I^st die Verbindung einem Zerfall in verschiedene Verbindungen, einer Disproportionierung (Selbst-Oxydation-Reduktion) oder einer Polymerisation ausgesetzt.a possible reaction agent could act, is kept away, but has the ability to disintegrate by entering into reactions through or with itself. z.I ^ is the connection a disintegration into different compounds, a disproportionation (self-oxidation-reduction) or subjected to polymerization.
Es wird z.B. der Zerfall von festem Kaliumchlorat zu festem Kaliumchlorid und Sauerstoff bei 25° C betrachtet. Aus den thermodynamischen Tabellen läßt sich für die Reaktion Λ H°f und S° entnehmen :For example, the decomposition of solid potassium chlorate into solid potassium chloride and oxygen at 25 ° C is considered. From the thermodynamic tables one can see for the reaction Λ H ° f and S °:
3(s) (s) 2(g) 3 (s) (s) 2 (g)
sind Ali£orm (Kcal/mol) - 93,5 - 104,2 O und S° (cal/mol χ Grad K): + 34,2 + 19,8 3/2 (+49,0) und dann rechnen:are Ali £ orm (Kcal / mol) - 93.5 - 104.2 O and S ° (cal / mol χ degrees K): + 34.2 + 19.8 3/2 (+49.0) and then do the math :
°= - 104,2-(-93,5) = -10,7 Kcal/mol eqn * = 3/2 (49,0) + 19,8 - 34,2 = +59,1 cal/mol eqn χ Grad T As0 - 298 Grad χ (+59,1) cal/mol χ Grad = + 17,7 Kcal/mol-eqn G° =° = - 104.2 - (- 93.5) = -10.7 Kcal / mol eqn * = 3/2 (49.0) + 19.8 - 34.2 = +59.1 cal / mol eqn χ Degree T As 0 - 298 degree χ (+59.1) cal / mol χ degree = + 17.7 Kcal / mol-eqn G ° =
Λδ° = -10,7 - ( +17,7) - - 28,4 Kcal/mol-eqnΛδ ° = -10.7 - (+17.7) - - 28.4 Kcal / mol-eqn
Wenn man den Zerfall von KClO-, in seine Elemente in deren StandIf you look at the decay of KClO-, into its elements in their state
ardzustände bei 25° C:ard conditions at 25 ° C:
KClO, ^K/Ox + 1/2 Cl0 + 3/2KClO, ^ K / O x + 1/2 Cl 0 + 3/2
betrachtet, dann findet man durch Vergleich und dem oben geschilderten
Vorgehen folgend, daß:
0 = + 63,3 Kcal/mol-eqnconsidered, then one finds by comparison and following the procedure outlined above that:
0 = + 63.3 Kcal / mol-eqn
60981 9/096860981 9/0968
Man kann folgern, daß KClO, bei 250C und 1 atm nicht spontan in seine Elemente zerfallen kann, daß es aber die Fähigkeit hat, in KClf„\ und0o zu zerfallen. Tatsächlich zerfällt reinesOne can conclude that KClO, can not spontaneously decompose into its elements at 25 0 C and 1 atm, but that it has the ability to disintegrate in KCl f "\ o and0. Indeed, pure crumbles
KClO^ * und O0 , bevor die Temperatur wesentlich über Zimmer-3/-N 2(g) KClO ^ * and O 0 , before the temperature is significantly above room 3 / - N 2 (g)
temperatur erhöht ist, und. Ewar, wegen der für diese Reaktion nötigen hoheaι Aktivierungsenergie.temperature is increased, and. Ewar, because of the ones necessary for this reaction high activation energy.
Im Hinblick auf Disproportionierung wird Wasserstoff-Peroxyd im gasförmigen Zustand betrachtet. Aus Datentabellen läßt sich entnehmen, daß die freie Energie der Bildung von H0O0 bei 25°CWith regard to disproportionation, hydrogen peroxide is considered in the gaseous state. From data tables it can be seen that the free energy of the formation of H 0 O 0 at 25 ° C
(g)(G)
und 1 atm negativ ist ( G- = - 24,5 Kcal/mol H2O0 ), so daßand 1 atm is negative (G- = - 24.5 Kcal / mol H 2 O 0 ), so that
(g) H0O0 unter diesen Bedingungen nicht in H0 und O0 zer-(g) H 0 O 0 does not decompose into H 0 and O 0 under these conditions.
2 2(g) 2(g) 2(g) 2 2 (g) 2 (g) 2 (g)
fallen kann. Da jedoch bei der Disproportionierung von H0O0 zu HpO/ ν Λ G° negativ ist, ist es für folgende Reaktion geeignet: can fall. However, since the disproportionation of H 0 O 0 to HpO / ν Λ G ° is negative, it is suitable for the following reaction:
H2O2 > Ho0,^ + 1/2H 2 O 2 > H o 0, ^ + 1/2
> p/ p (g) 2 (g) 2(g)> p / p (g) 2 (g) 2 (g)
JS H°orm (Kcal/mol) : - 52,5 - 57,8 0 JS H ° orm (Kcal / mol): - 52.5 - 57.8 0
S° (cal/mol χ Grad K) : + 54,2 + 45,1 + 1/2 (49,0) daher /^H0 = - 57,8 - 52,2 = - 25,6 Kcal/mol-eqn undS ° (cal / mol χ degrees K): + 54.2 + 45.1 + 1/2 (49.0) therefore / ^ H 0 = - 57.8 - 52.2 = - 25.6 Kcal / mol -eqn and
VS° - 45,1 + 24,5 - 54,2 -- + 15,4 cal/mol-eqn χ Grad T^S = 298 Grad χ (+15,4) cal mol-eqn χ Grad = + 4,6 Kcal mol-eqn ^G0 -- btt -T^S°=- 25,5 - ( + 4,6 ) = - 50,2 Kcal mol-eqn HpOp kann die Disproportionierung in H0Oy ν und 0/ % erleiden.VS ° - 45.1 + 24.5 - 54.2 - + 15.4 cal / mol-eqn χ degrees T ^ S = 298 degrees χ (+15.4) cal mol-eqn χ degrees = + 4, 6 Kcal mol-eqn ^ G 0 - btt -T ^ S ° = - 25.5 - (+ 4.6) = - 50.2 Kcal mol-eqn HpOp, the disproportionation in H 0 Oy ν and 0 /% suffer.
χ nicht in KCl x χ not in KCl x
609819/0968609819/0968
Hinsichtlich spontaner Reaktion ist das Leitprinzip zur Entscheidung, ob eine physikalische oder chemische Umwandlung bei einer konstanten Temperatur und konstantem Druck spontan erfolgen kann: Alle Systeme sind bestrebt, von einem Zustand höherer freier Energie in einen Zustand niedrigerer freier Energie überzugehen. Daher kann ein System von seinem Anfangszustand in seinen Endzustand spontan übergehen, wenn die Umwandlung eine Abnahme der freien Energie des Systems umfaßt (j\g ist negativ). Mit anderen Worten: Eine Systemumwandlung ist bestrebt, spontan in der Richtung abzulaufen, die das System in einen Zustand minimaler freier Energie bringt. Da die änderung an freier Energie bei konstanter Temperatur und konstantem Druck durch den Ausdruck £. G = JS1 H - TÄS gegeben ist, hängt die Fähigkeit eines gegebenen Systems, eine spontane Umwandlung durchzuführen, von zwei unabhängigen Energiegrößen ab, nämlich der Λ H-Energiegröße und der T/^S-Energiegröße, die jeweils bezüglich der in Betracht stehenden Umwandlung ihr eigenes Vorzeichen und ihre eigenen Werte haben:With regard to spontaneous reactions, the guiding principle for deciding whether a physical or chemical transformation can occur spontaneously at a constant temperature and constant pressure: All systems strive to change from a state of higher free energy to a state of lower free energy. Therefore, a system can spontaneously transition from its initial state to its final state if the transformation involves a decrease in the free energy of the system (j \ g is negative). In other words: A system transformation tends to take place spontaneously in the direction that brings the system into a state of minimal free energy. Since the change in free energy at constant temperature and constant pressure is given by the expression £. G = JS 1 H - TÄS is given, the ability of a given system to carry out a spontaneous transformation depends on two independent energy quantities, namely the Λ H energy quantity and the T / ^ S energy quantity, which are related to the one under consideration Conversions have their own signs and values:
1) Ein negativer Wert vonJ^H (exotherm) ist der Spontanität günstig. Dem TAS-Ausdruck geht nämlich in dem Ausdruck Ag = J^ H-T Λ S ein Minuszeichen voran;1) A negative value of J ^ H (exothermic) is favorable to spontaneity. The TAS expression is preceded by a minus sign in the expression Ag = J ^ HT Λ S;
2) Ein positiver W-art von ßß (Störungs-Reaktion) ist der Spontanität günstig. (T, die absolute Temperatur, ist immer positiv. Zusammenfassung:2) A positive W-type of ßß (disturbance reaction) is favorable to spontaneity. (T, the absolute temperature, is always positive. Summary:
AH -TAS ΛAH -TAS Λ
Jexotherm-AH negativ = günstig für Spon-(.Reaktion tanitätJexotherm-AH negative = favorable for spontaneous (. Reaction tanity
Λη (Enthalpie-Wert WΛη (enthalpy value W
/ J endotherme <_H positiv - ungünstig für I Reaktion Spontanität/ J endothermic <_H positive - unfavorable for I reaction spontaneity
6U98 19/09686U98 19/0968
soso
2 5 4 9 3 7 Π2 5 4 9 3 7 Π
/störungs- «_\s positiv ^ günstig für Spontanileaktion tat/ disorder- «_ \ s positive ^ favorable for spontaneous reaction did
_ S (Entropie-WertJ_ S (entropy value J.
^Ordnungs- /JS negativ = ungünstig fürSpontani-YReaktion tat^ Ordnungs- / JS negative = unfavorable for spontaneous reaction did
Daher hängt der tatsächliche Wert von UiG bei einer gegebenen Umwandlung bei konstanter Temperatur und konstantem Druck von den jeweiligen Werten der Ah - und T As - Energieausdrücke ab.Hence, the actual value of UiG depends on a given conversion at constant temperature and constant pressure on the respective values of the Ah and T As energy expressions.
Im Hinblick auf das Vorhergehende wird die Dissoziation von festem Kalziumkarbonat in, festes Kalziumoxyd und Kohlenstoff-Dioxydgas bei 25 C betrachtet:In view of the foregoing, the dissociation becomes solid Calcium carbonate in, solid calcium oxide and carbon dioxide gas considered at 25 C:
I AH° =+42,5 Kcal/mol-eqnI AH ° = + 42.5 Kcal / mol-eqn
CaCo, ->CaOv ν + CO0 /CaCo, -> CaOv ν + CO 0 /
3(s) (S) 2(g)(] 3 (s) (S) 2 (g) ( ]
\ T Λβ = + 11,5 Kcal/raol-eqn \ T Λβ = + 11.5 Kcal / raol-eqn
Es ist naheliegend, daß dies eine endotherme Reaktion ist, weil der Wert des ungünstigen <\ H -Energie-Ausdruckes größer ist als der des günstigen T/\S-Energie-Ausdruckes, so daß deren Differenz positiv ist.It is obvious that this is an endothermic reaction because the value of the unfavorable <\ H -energy expression is greater than that of the favorable T / \ S energy expression, so that their difference is positive.
^ G° = /\H° - T hs° -= 42,5 - 11,5 - + 51 Kcal/mol-eqn Diese besondere Reaktion ist folglich bei der spezifizierten Tem peratur thermodynamisch verboten (energiemäßig ungünstig) und er-^ G ° = / \ H ° - T hs ° - = 42.5 - 11.5 - + 51 Kcal / mol-eqn This particular reaction is therefore thermodynamically forbidden at the specified temperature (unfavorable in terms of energy) and
o
folgt, wie bekannt ist, bei 25 C nicht spontan.O
does not follow, as is known, spontaneously at 25 C.
Die Temperatur hat Einfluß auf das C G einer Reaktion. Aufgrund des Vorhergehenden ist es leicht verständlich, daß der Wert der Änderung der freien Energie, JS. G, und damit die Fähigkeit der Reaktion, spontan abzulaufen, in einem starken Umfang von der Temperatur abhängt, bei der die Reaktion erfolgt. Der AusdruckThe temperature has an influence on the C G of a reaction. From the foregoing, it is readily understood that the value of the change in free energy, JS. G, and thus the ability of the reaction to proceed spontaneously, depends to a large extent on the temperature at which the reaction takes place. The expression
609819/096 8609819/096 8
._.G = ^H - T^S besagt, daß der Wert der Temperatur tatsächlich den Wert von Λ G beeinflußt; es ist nämlich nicht nur der T J\ß-Energie-Terminus der absoluten Temperatur direkt proportional, sondern sowohl /)H aus auch A S haben eine charakteristische Abhängigkeit.._. G = ^ H - T ^ S means that the value of the temperature actually affects the value of Λ G; namely, not only is the T J \ ß energy terminus directly proportional to the absolute temperature, but both /) H out and AS have a characteristic dependence.
Wenn man nun annimt, daß die Werte deifenthalpie- und Entropieänderungen A H und Ms einer speziellen Reaktion sich innerhalb eines gewissen Temperaturbereiches nicht ändern, dann kann eine Änderung der Temperatur, bei der die Reaktion stattfindet, das Gleichgewicht zwischen den A H- und TA S- Energie-Ausdrücken ändern, wodurch sich sowohl die Größe als auch das Vorzeichen von Ag ändern kann. Mit anderen Worten: Eine Reaktion, die bei einer besonderen Temperatur und einem besonderen Druck thermodynamisch unzulässig ist (Λβ = positiv), kann bei einer höheren Temperatur thermodynamisch zulässig sein (^ G = negativ).If one now assumes that the values of deifenthalpy and entropy changes AH and Ms of a specific reaction do not change within a certain temperature range, then a change in the temperature at which the reaction takes place can break the equilibrium between the A H and TA S Change energy expressions, which can change both the size and sign of Ag. In other words: A reaction that is thermodynamically impermissible at a particular temperature and pressure (Λβ = positive) can be thermodynamically permissible at a higher temperature (^ G = negative).
Es wird z.B. auf die vorhergehenden Ausführungen Bezug genommen, gemäß denen die Dissoziation von Kalziumkarbonat bei 25°C thermodynamisch unzulässig ist, wie sich aus folgendem Ausdruck ergibt sFor example, reference is made to the preceding statements, according to which the dissociation of calcium carbonate at 25 ° C is thermodynamic is impermissible, as can be seen from the following expression s
^iG = ^ H - TjÖS = + ^1 Kcal/mol-eqn.
Erfahrungsgemäß ist bekannt, daß bei 1 atm CaCo-, vollständig^ iG = ^ H - TjÖS = + ^ 1 Kcal / mol-eqn.
Experience has shown that at 1 atm CaCo, completely
<S> oO< S > oO
zu CaO/„N und CO0 dissoziiert, wenn die Temperatur I.098 Kdissociates to CaO / N and CO 0 when the temperature is 1.098 K
(S) 2(g) (S) 2 (g)
erreicht. Dies bedeutet selbstverständlich, daß ein Temperaturanstieg von 2980 K auf 1.0980K den T£S-Energieausdruck in dem Umfang steigert, daß die günstige Entropie-Änderung schließlich die ungünstige Enthalpie-Änderung überwiegt und die Dissoziationachieved. This of course means that a temperature rise of 298 K to 1,098 0 0 K increases the T £ S-energy expression to the extent that the favorable entropy change eventually outweighs the unfavorable enthalpy change and the dissociation
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25A937Q25A937Q
von CaCO, eine spontane Reaktion wird: 5(s)of CaCO, a spontaneous reaction becomes: 5 (s)
CaCo_ > CaO/x + CO0 CaCo_> CaO / x + CO 0
3) > 3 ) > (S) 2(S) 2
(g)(G)
- + 40,05 Kcal/rnol-eqn Λ G = - 2,11 Kcal/mol-eqn- + 40.05 Kcal / rnol-eqn Λ G = - 2.11 Kcal / mol-eqn
AH - + 287,2 - 152,9 + 9^,25AH - + 287.2 - 152.9 + 9 ^. 25
S= + 22,2 + -9,5 + ( +51,06)S = + 22.2 + -9.5 + (+51.06)
AHReaktion = - 247,15 - ( -287,2 ) = + 40,05AH response = -247.15 - (-287.2) = + 40.05
60,6 - ( + 22,2 ) = + 38,460.6 - ( + 22.2) = + 38.4
T /\S ■= 1098 Grad χ ( + 38,4 cal/raol-eqn χ Grad) = 42,16 Kcal/mol-T / \ S ■ = 1098 degrees χ (+ 38.4 cal / raol-eqn χ degrees) = 42.16 Kcal / mol-
i) G -- Λ H - tAs -- + 40,05 - ( + 42,16 ) ^G = - 2,11 Kcal/mol-eqn i) G - Λ H - tAs - + 40.05 - (+ 42.16) ^ G = - 2.11 Kcal / mol-eqn
Es ist interessant, daß die jfa Η-Energie dieser Reaktion sich nicht sehr stark mit der Temperatur ändert zwischen 25 C ( £ü - + 42,5 Kcal/mol-eqn) und 825° C (1.098°' K, wo Λη = + 4θ,Ο Kcal/mol-eqn). Es hat sich also auch das ΔS der Reaktion nicht merklich geändert Die Änderung von einer thermodynamisch unzulässigen in eine zulässige Reaktion ist daher vorwiegend das Ergebnis der Wirkung der absoluten Temperatur T auf die Größe des T^S-Energieausdrukkes. It is interesting that the jfa Η-energy of this reaction does not change very much with temperature between 25 C ( £ ü - + 42.5 Kcal / mol-eqn) and 825 ° C (1.098 ° 'K, where Λη = + 4θ, Ο Kcal / mol-eqn). The ΔS of the reaction has not changed noticeably either. The change from a thermodynamically inadmissible to a permissible reaction is therefore primarily the result of the effect of the absolute temperature T on the size of the T ^ S energy expression.
Das folgende gilt für Reaktionen, bei denen die Entropie des Systems zunimmt (Störungs-Reaktion): Wenn die Reaktion bei einer gegebenen Temperatur nicht spontan stattfinden kann wegen eines großen ungünstigen A Η-Wertes (endotherm), dann macht ein Anstieg der Temperatur den günstigen T.As-Paktor relativ bedeutsamer, polglich gibt es eine besondere Temperatur, wenn diese auch hochThe following applies to reactions in which the entropy of the system increases (disturbance reaction): When the reaction cannot take place spontaneously at a given temperature because of a large unfavorable A Η value (endothermic), then makes an increase the favorable T.As factor is relatively more important to the temperature, pollich there is a special temperature, albeit high
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SS * SS *
ist, bei der der günstige TAS-Ausdruek schließlich den ungünstigen AH-Ausdruck überwiegt, so daß die Reaktion thermodynamisch zulässig ist.is where the favorable TAS expression ends up being the unfavorable one AH expression predominates, so the reaction is thermodynamic is permissible.
Erzeugung von Wasserstoff unter Verwendung von reinem Eisenoxyd ist möglich. Als Glied der Übergangs-Element-Familie zeigt Eisen eine Vielzahl von Oxydationszuständen. Bei normaler Temperatur und normalem Druck sind alle diese Oxyde hinsichtlich eines Zer» falles in das Metall und Sauerstoffgas thermodynamisch stabil. Eisenoxyde von verschiedenen Oxydationszuständen haben verschiedene relative Stabilitäten und folglich die Fähigkeit, teilweise zu dissoziieren oder disproportion!eren. Diese Reaktionen erfolgen jedoch bei gewöhnlicher Temperatur nicht in einem merklichen Ausmaß. Mit anderen Worten: Das Verhalten des metallischen Elementes Eisen und dessen ionischen festen Verbindungen ist weitgehend durch kinetische Faktoren bestimmt.Production of hydrogen using pure iron oxide is possible. As a member of the transition element family, iron shows a variety of oxidation states. At normal temperature and normal pressure, all of these oxides are fall into the metal and oxygen gas thermodynamically stable. Iron oxides of different oxidation states have different relative stabilities and, consequently, the ability to partially to dissociate or disproportionate. These reactions take place but not to a noticeable extent at ordinary temperature. In other words: the behavior of the metallic The element iron and its ionic solid compounds is largely determined by kinetic factors.
Es ist bekannt, daß die Reaktion von Eisen und dessen Oxyden (bei hohen Temperaturen) mit Dampf Wasserstoff erzeugt und diese Reaktion das Metall oder Metalloxyd weiter oxydiert. Diese Reaktion ist exotherm, so daß sie , wenn sie einmal begonnen hat, genügend Wärme abgibt, um die hohe Temperatur aufrecht zu erhalten, die erforderlich ist, damit sich die Reaktion im erwünschten Maße aufrecht erhält. Die verwendeten Datenwerfce sind entnommen US-Büro für Minen, Bulletin 542, Us-Atoraenergiekomission, Bericht 5750 und Nationalbüro für Normveröffentlichungen.It is known that the reaction of iron and its oxides (at high temperatures) with steam produces hydrogen and this reaction the metal or metal oxide is further oxidized. This reaction is exothermic, so once started it is sufficient Gives off heat in order to maintain the high temperature required for the reaction to take place at the desired level Maintains dimensions. The data sources used are taken from the US Mines Bureau, Bulletin 542, US Atomic Energy Commission, report 5750 and National Bureau for Standard Publications.
609819/0968609819/0968
Sf JtSf Jt
Reaktion:Reaction:
Λ Η1·00?° (Kcal/mol): FormationΛ Η 1 · 00 ? ° (Kcal / mol): formation
3 (-62,58) - 56,9 - 272,3 χ Grad) .3 (-62.58) - 56.9 - 272.3 χ degrees ).
3 ( +12,9) +45,1 + 35,0 + 34,63 (+12.9) +45.1 + 35.0 + 34.6
Aus diesen Werten lassen sich das Λ H und -A S obiger Reaktion berechnen :The Λ H and -A S of the above reaction can be calculated from these values :
^ H1Ä°tion -AH1^VlT Produkte) -Δη'« (·«« R·-^ H 1 Ä ° tion -AH 1 ^ VlT products) -Δη '«(·« «R · -
aktionsmittel)action means)
= - 272,3 - (-244,04) = - 28,26 Kcal/mol-eqn ο= - 272.3 - (-244.04) = - 28.26 Kcal / mol-eqn ο
- " 28>26 Kcal/mol-eqn- " 28 > 26 Kcal / mol-eqn
(günstig für Spontanität)(good for spontaneity)
" s (für alle Produkte) - S (für alle Reaktionsnittel) = + 69,6 - (+83,8) = - 14,2 Cal-Mol-eqn χ Grad = 1.000 Grad χ (-14,2) = - 14,2 Kcal/mol-eqn" s ( for all products) - S (for all reaction agents) = + 69.6 - (+83.8) = - 14.2 Cal-Mol-eqn χ degrees = 1,000 degrees χ (-14.2) = - 14.2 Kcal / mol-eqn
Ag . = ha - tj5sAg. = ha - tj5s
■= - 28,26 - (-14,2) -- - 14,O6 u^G = - 14,06 Kcal/mol-eqn■ = - 28.26 - (-14.2) - - 14.06 u ^ G = - 14.06 Kcal / mol-eqn
(günstig für Spontanität) ( Ein 2-Minuten-Zyklus vorausgesetzt) Durch exotherme Reaktion erzeugte Wärme - 14,06 Kcal/mol-eqn(good for spontaneity) (assuming a 2-minute cycle) Heat generated by exothermic reaction - 14.06 Kcal / mol-eqn
14,O6 χ 80 (mol) χ 30 (Zyklen) - 33-744,0 Kcal/std. = 133.896,19 BTlf/std. (BTU = britische Wärmeeinheit)14, O6 χ 80 (mol) χ 30 (cycles) - 33-744.0 Kcal / h. = 133,896.19 BTlf / hour (BTU = British thermal unit)
6Ü981 9/09686Ü981 9/0968
254937Π254937Π
Beachte:Note:
(Ein 1-Minuten-Zyklus vorausgesetzt) -- 267.792,38 BTU/std Für die Dissoziation erforderliche Wärmeenergie -- III.6OO BTU/std. Energiegleichgewicht (2-Minuten-Zyklus)(Assuming a 1 minute cycle) - 267,792.38 BTU / hr Thermal energy required for dissociation - III.6OO BTU / hour. Energy balance (2-minute cycle)
133.896,19 - 111.600- 22.296,19 BTU/std. (Überschuß) Man beachte, daß die ganze Reaktion exotherm ist, aber zu einer Abnahme der Entropie oder zu einer höheren Ordnung im System führt, Der Δ H-Energieausdruck ist günstig für eine spontane Umwandlung (■A H ist negativ), wogegen der T 4S-Energieausdruck tatsächlich ungünstig ist.(TÄS ist negativ) , d.h. die Entropie S des Systems nimmt beim Übergang von Anfangs- zum Endzustand ab. Im^orliegenden Fall ist die Reaktion fähig, spontan abzulaufen, da der günstige ^ Η-Ausdruck den ungünstigen T&S-Energieausdruck überwiegt.133,896.19 - 111,600- 22,296.19 BTU / hr. (Excess) Note that the whole reaction is exothermic, but leads to a decrease in entropy or a higher order in the system, The Δ H energy term is favorable for a spontaneous transformation (■ A H is negative), whereas the T 4S energy term is actually is unfavorable (TÄS is negative), i.e. the entropy S of the system decreases with the transition from the initial to the final state. In the present Case, the reaction is able to take place spontaneously, since the favorable ^ Η-expression the unfavorable T&S-energy expression predominates.
Erzeugung von Wasserstoff unter Verwendung von Manganoxyden ist ebenfalls möglich. Oxyde von Mangan sind Oxyden von Eisen insoweit ähnlich, als sie auch eine Anzahl von Oxydationszuständen mit verschiedenen Stabilitäten bilden und ebenfalls die Fähigkeit haben, zu dissoziieren { oder disproportionieren). Für die Reaktion: .Production of hydrogen using manganese oxides is also possible. Oxides of manganese are similar to oxides of iron in that they also form a number of oxidation states of varying stabilities and also have the ability to dissociate (or disproportionate). For the response:.
β Hn(s) + 9 H20(g) --1W^ 3 Mn203(s) + 9 H2^ β Hn (s) + 9 H 2 0 (g) --1W ^ 3 M n 2 0 3 (s) + 9 H 2 ^
^foäf (Kcal/mol):^ foäf (Kcal / mol):
0 9 (-56,9) 3 (-224,5) 0 β1'400 (cal/mol χ Grad):0 9 (-56.9) 3 (-224.5) 0 β 1 ' 400 (cal / mol χ degrees):
609819/09 68609819/09 68
6 (+8,827) 9(+45,i). 3(+26,4) 9(+54,97) : " " 6l3>5 - (-512,1) =- 161,4 Kcal/mol-eqn6 (+8,827) 9 (+ 45, i). 3 (+26.4) 9 ( +5 4.97) : "" 6l 3> 5 - (-512.1) = - 161.4 Kcal / mol-eqn
:- - 161,4 Kcal/mol-eqn: - - 161.4 Kcal / mol-eqn
(günstig für Spontanität)(good for spontaneity)
'3s1Reakt : * 393,9:5 - ( + ^58,952) -- - 65,022'3 s1 React : * 393.9: 5 - (+ ^ 58.952) - - 65.022
cal/mol-eqn χ Gradcal / mol-eqn χ degrees
: 1.400 Grad χ ( -65,022) = - 91,031 Kcal/mol-eqn : =- 91,0^1 Kcal/mol-eqn: 1,400 degrees χ (-65.022) = - 91.031 Kcal / mol-eqn : = - 91.0 ^ 1 Kcal / mol-eqn
J^g -- hn - T^s - - 161,4 - (-91,031) = - 70,369 ^G : - 70,369 Kcal/mol-eqn J ^ g - hn - T ^ s - - 161.4 - (-91.031) = - 70.369 ^ G: - 70.369 Kcal / mol-eqn
(günstig für Spontanität) Durch exotherme Reaktion erzeugte Wärme Ein 2-Minuten-Zyklus vorausgesetzt(good for spontaneity) Heat generated by exothermic reaction Assuming a 2-minute cycle
- 70,369 Kcal/mol-eqn 70,369 x 9 (mol) χ 30 (Zyklen) = 18.999,63 Kcal/std. ·- 70.369 Kcal / mol-eqn 70.369 x 9 (mol) χ 30 (cycles) = 18,999.63 Kcal / hour ·
? 75.390,531 BTU/std.
Merke:
Ein 1-Minuten-Zyklus vorausgesetzt? 75,390,531 BTU / hr
Note:
Assuming a 1-minute cycle
; 150.781,06 BTU/std.
Für die Dissoziation erforderliche Wärmeenergie; 150,781.06 BTU / hr
Thermal energy required for dissociation
- 63,055,84 BTU/std
Energiegleichheit
2-Minuten-Zyklus- 63,055.84 BTU / hr
Energy equality
2 minute cycle
75.390,531 - 63-055,84 = 12.334,691 ;btü) (Überschuß)75,390.531 - 63-055.84 = 12,334.691; btü) (excess)
Die vorher angegebene Reaktion ist exotherm,resultiert aber inThe aforementioned reaction is exothermic, but results in
609819/0968609819/0968
Sf .Jl Sf .Jl
25493V025493V0
einer Entropie-Abnahme oder einer imponierend größeren Ordnung ira System. Der ^H-Energieausdruck ist einer spontanen Umwandlung günstig ( /) H ist negativ), wogegen der T j\>S-Energieausdruck ungünstig ist ( T^S ist negativ), d.h. die Entropie S des Systems nimmt beim Übergang vom Anfangs- in den Endzustand ab. Wie die Rechnung zeigt, ist die Reaktion fähig, unter den spezifi zierten Bedingungen spontan abzulaufen, da der günstige J^ H-Ausdruck den ungünstigen T^S-Energieausdruck überwiegt.a decrease in entropy or an impressively greater order in the system. The ^ H energy expression is favorable to a spontaneous transformation (/) H is negative), whereas the T j \> S energy expression is unfavorable (T ^ S is negative), ie the entropy S of the system increases during the transition from the initial to the final state. As the calculation shows, the reaction is capable of taking place spontaneously under the specified conditions, since the favorable J ^ H expression outweighs the unfavorable T ^ S energy expression.
Daher ist esjrichtigjeinzuschätzen, daß in Übereinstimmung mit den vorher erörterten thermodynamischen Prinzipien das erfindungsgemäße Verfahren die Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser unter Ver wendung von Eisen oder Mangan als bevorzugte Reaktionsmittel (Katalysatoren) und auch die Umwandlung des Reaktionsmittels in sei nen ursprünglichen Zustand auf eine neuartige Weise durchführt. Da die wasserstofferzeugende Phase des Gesamtvorganges exotherm ist, wird ein guter Teil der durch diese Reaktion erzeugten War» me in der Phase der Regenerierung des Reaktionsmittels verwendet. Es wird jedoch bemerkt, daß eventuell zusätzliche Wärme bei der Phase der Regenerierung des Reaktionsmittels nötig ist und diese Wärme mittels einer zeitlich abgestimmten, gesteuerten, vor geschriebenen inneren elektrischen Erhitzung des Oxydes zugeführt wird, um die Temperatur zu dem Punkt von h Hdi anzuheben, ab dem die Oxyde die gasförmigen Sauerstoffatome von den reinen Metallatomen dissoziieren oder disproportionieren, wobei die Sauerstoffatome in die äußere Atmosphähreabgeleitet oder anderswohin geleitet werden(wo sie sich mit dem Metall nicht wieder verbinden können.Therefore, it is to be estimated that in accordance with the previously discussed thermodynamic principles, the process of the invention involves the production of hydrogen from water using iron or manganese as preferred reactants (catalysts) and also the conversion of the reactant to its original state in a novel manner performs. Since the hydrogen-generating phase of the overall process is exothermic, a good part of the heat generated by this reaction is used in the phase of regeneration of the reagent. It is noted, however, that additional heat may be required in the reactant regeneration phase and this heat is supplied by means of timed, controlled, prescribed internal electrical heating of the oxide in order to raise the temperature to the point of h H di , from which the oxides dissociate or disproportionate the gaseous oxygen atoms from the pure metal atoms, the oxygen atoms being diverted into the outer atmosphere or directed elsewhere ( where they cannot recombine with the metal.
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So &So &
Während der Zeitspanne, während der der Wärme-Dissoziations-Prozeß abläuft, wird z.B. der Sauerstoff aus den Reaktionskarrfmern entfernt werden, i/n-dem eine berechnete Menge von Wasserstoff gas in die Kammern eingegeben wird, in denen der Dissoziationsvorgang abläuft. Alternativ läßt sich Dampf verwenden, um den Sauerstoff aus den Kammern "wegzureinigen"; jedes andere naheliegende Mittel für diesen Zweck ist anwendbar. Die Verwendung von Wasserstoff oder Dampf erzeugt einen Zug, der die paramagnetischen Sauerstoffatome entfernt, und schafft gleichzeitig in der Höhlung bzw. Reaktionskammer eine Atmosphäre, die dem erfindungsgemäßen Konzept günstig ist. Erfindungsgemäß läßt sich daher theoretisch eine unbegrenzte Zahl von Zyklen der Wasserstofferzeugung-Reaktionsmittelregenerierung durchführen, ohne daß Verunreinigungen eingeführt werden und ohne daß die Wirksamkeit des Reaktionsmittel-Metalles als Ergebnis anderer unerwünschter Reaktionen nachläßt.During the period of time during which the heat dissociation process is taking place, for example, the oxygen will be removed from the reaction cartridges by introducing a calculated amount of hydrogen gas into the chambers in which the dissociation process is taking place. Alternatively, steam can be used to "purge" the oxygen from the chambers; any other obvious means for this purpose is applicable. The use of hydrogen or steam creates a train which removes the paramagnetic oxygen atoms and at the same time creates an atmosphere in the cavity or reaction chamber which is favorable to the inventive concept. According to the present invention, therefore, an unlimited number of cycles of hydrogen generation-reactant regeneration can theoretically be carried out without introducing impurities and without reducing the effectiveness of the reactant metal as a result of other undesirable reactions.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen. Diese Vorrichtung ist dazu bestimmt, derart zu arbeiten und zu funktionieren, daß sie die vorgeschriebenen wesentlichen Umweltbedingungen schafft, einschließlich sorgfältig kontrollierte Wärme, Atmosphäre sowie Uberwachungs- und Zeitsteuerungs-Punktionen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf gewisse bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, die beispielhaft und nicht in beschränkender Weise dargestellt sind. Die näher erörterten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind erstens eine Vorrichtung zum De- -According to another aspect of the invention is an apparatus provided for carrying out the method according to the invention. This device is designed to work in this way and to function to create the essential environmental conditions prescribed, including carefully controlled heat, atmosphere, and monitoring and timing punctures. The device according to the invention is described with reference to certain preferred embodiments, which are presented by way of example and not in a limiting manner. The embodiments of the invention discussed in more detail Device are firstly a device for de-
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i?i?
brauch in einem Kraftfahrzeug, zweitens ein kleines Kraftwerk zum Gebrauch in einer Wohnung und drittens eine wirtschaftliche Einheit. Es ist ausdrücklich zu beachten, daß jede dieser Ausführungsformen in geeigneter Weise geändert werden kann, um in einer anderen Umgebung verwendbar zu sein.need in a motor vehicle, secondly a small power plant for use in an apartment and thirdly an economical one Unit. It is to be expressly noted that each of these embodiments can be appropriately changed to include in one to be usable in another environment.
Die Erfindung wird besser verständlich und weitere Aufgaben als die bereits genannten werden deutlich, wenn die nachfolgende ins ,
Einzelne gehende Beschreibung der Erfindung betrachtet wird. Diese Beschreibung nimmt auch Bezug auf die Zeichnung, in der Zeichnung
zeigt
Fig.1 ein Enthalpie-Diagramm für die Reaktion von Eisen mit DampfThe invention will be better understood and objects other than those already mentioned, upon review of the detailed description of the invention that follows. This description also makes reference to the drawing, in which the drawing shows
Fig. 1 shows an enthalpy diagram for the reaction of iron with steam
unter Bildung von Wasserstoff und Eisenoxyd,with formation of hydrogen and iron oxide,
Fig.2 eine perspektivische Ansicht in auseinandergezogener Anordnung
einer Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff, teilweise mit Aufbrüchen,
Fig. J> eine schematische Darstellung der Wasserstoff strömung durch2 shows a perspective view in an exploded arrangement of a device for generating hydrogen, partly with openings,
Fig. J> a schematic representation of the hydrogen flow through
die Vorrichtung gemäß Fig.1,
Fig.4 eine schematische Darstellung des Dampfj-wasSer-System derthe device according to Figure 1,
4 shows a schematic representation of the steam washer system of
Vorrichtung gemäß Fig.2,
Fig.5 einen horizontalen Querschnitt durch eine Vorrichtung zurDevice according to Figure 2,
5 shows a horizontal cross section through a device for
Erzeugung von Wasserstoff, teilweise mit Aufbrüchen, Fig.6 eine ..perspektivische Darstellung in auseinandergezogener
Anordnung des elektrischen Systems der Vorrichtung gemäß Pig.5.
Fig.7 eine perspektivische Darstellung in auseinandergezogener Anordnung einer dritten Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff,
teilweise mit Aufbrüchen,Generation of hydrogen, partly with cracks, FIG. 6 a perspective illustration in an exploded arrangement of the electrical system of the device according to Pig. 5.
7 shows a perspective illustration in an exploded arrangement of a third device for generating hydrogen, partly with openings,
—- Go 609819/0968 - Go 609819/0968
Pig.8 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig.7,Pig. 8 a perspective view of the device according to FIG. 7,
Pig·9 eine schematische Darstellung des Prozeßablaufes in der Vorrichtung gemäß Fig.7 bei einer ersten Betriebsweise,Pig · 9 is a schematic representation of the process sequence in FIG Device according to Figure 7 in a first mode of operation,
Fig.10 eine schematische Darstellung des Prozeßablaufes in der Vorrichtung gemäß Pig.7 bei einer zweiten Betriebsweise,FIG. 10 is a schematic representation of the process sequence in FIG Device according to Pig. 7 in a second mode of operation,
Fig.11 eine schematische Darstellung des Prozeßablaufes in der Vorrichtung gemäß Fig.7 bei einer anderen Leitungswfeise,FIG. 11 is a schematic representation of the process sequence in FIG Device according to Fig. 7 with a different line type,
Fig.12 eine Draufsicht auf ein Teilventil der Vorrichtung gemäß Fig.7, wobei verdeckte Teile mit gestrichelten Linien gezeigt sind,FIG. 12 shows a plan view of a partial valve of the device according to FIG 7, with hidden parts being shown with dashed lines,
Fig.13 eine Vorderansicht des Teilventiles gemäß Fig.12, wobei verdeckte Teile mit gestrichelten Linien gezeigt sind,13 is a front view of the partial valve according to FIG hidden parts are shown with dashed lines,
Fig.i4 eine Vorderansicht eines drehbaren Ventilelementes gemäß Pig.12,Fig.i4 is a front view of a rotatable valve element according to Pig.12,
Pig.15 eine Draufsicht auf das drehbare Ventilelement gemäß Fig.14,Pig.15 is a plan view of the rotatable valve element according to FIG Fig. 14,
Pig.i6 eine Seitenaneicht eines Steuerventiles der Vorrichtung gemäß Fig.7, teilweise im Schnitt,Pig.i6 a side view of a control valve of the device according to Figure 7, partially in section,
Fig.17 eine Vorderansicht des Steuerventiles gemäß Fig.16, wobei verdeckte Teile mit gestrichelten Linien gezeigt sind.Fig.17 is a front view of the control valve according to Fig.16, wherein hidden parts are shown with dashed lines.
Pig.i8 einen horizontalen Schnitt des Steuerventiles gemäß;Linie 18-18 in Fig.17 undPig.i8 a horizontal section of the control valve according to; line 18-18 in Fig. 17 and
Fig.19 einen horizontalen Schnitt des Steuerventiles gemäß Linie 19-19 in Fig.16.19 shows a horizontal section of the control valve according to the line 19-19 in Fig. 16.
Die thermische Effizienz (Wirkungsgrad) einer Kraftfahrzeugmaschine läßt sich leicht berechnen. Normalerweise werden DatenThe thermal efficiency (degree of efficiency) of a motor vehicle engine can be easily calculated. Usually data
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durch physikalische Testung eines Kraftfahrzeuges gewonnen, weil die wirklichen, den tatsächlichen Verhältnissen entsprechenden Wirkungsgrade gewöhnlich viel niedriger als der berechnete theoretische Wirkungsgrad sind, vielleicht nur die Hälfte. Die praktischen Verluste umschließen Fehler bei der vollständigen Verbrennung des Treibstoffes und der genauen Duplizierung des Zyklusprozesses, die von der Maschine abgegebene Wärme, Reibung, Verluste usw. Für den vorliegenden Fall ist es jedoch sowohl gültig als auch bedeutungsvoll, den thermischen Wirkungsgrad einer Kraftfahrzeugmaschine, die nach herkömmlicher Weise mit Benzin betrieben wird, zu berechnen und dann diese Daten mit den berechneten thermischen Wirkungsgraden der genau gleichen Kraftfiahrzeugmaschine, die mit Wasserstoff betrieben wird, zu vergleichen. Es wird dann gezeigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in Erfüllung der theoretischen Forderungen entsprechend den Berechnungen entworfen werden kann, und daß dann zu den Entwurfserfordernissen diejenigen Kapazitäten hinzugegeben werden könnten, die zur Korrektur der Verluste erforderlich sind, die bei üblichen Maschinen auftreten, ob sie nun mit Benzin oder Wasserstoff arbeiten.Obtained through physical testing of a motor vehicle, because the real, the actual conditions correspond Efficiencies are usually much lower than the calculated theoretical efficiency, maybe only half. The practical ones Losses include errors in the complete combustion of the fuel and the exact duplication of the cycle process, the heat given off by the machine, friction, losses, etc. For the present case, however, it is both valid as well as meaningful, the thermal efficiency of a motor vehicle engine, which in a conventional manner with Gasoline powered, and then calculate this data with the calculated thermal efficiencies of the exact same Compare motor vehicle machines that run on hydrogen. It is then shown that the device according to the invention can be designed in accordance with the calculations in accordance with the theoretical requirements, and then to the The capacities needed to correct the losses could be added to design requirements, which occur in conventional machines, whether they work with gasoline or hydrogen.
Der theoretische Wirkungsgrad ist der Wirkungsgrad des Zyklusses und ist dem Anteil der zugeführten Energie gleichwertig, der tatsächlichen Arbeit umgesetzt wird. Der Brems-Wirkungsgrad einer Maschine ist der Anteil, der durch den Treibstoff zugeführte Energie, der als Bremsleistung in PS zur Verfügung steht. Um die zugeführte Energie wertmäßig bestimmen zu können, muß der Heizwert des Treibstoffes bekannt sein. Dieser wird in üblichen Einheiten,The theoretical efficiency is the efficiency of the cycle and is equivalent to the amount of energy supplied, the actual one Work is implemented. The braking efficiency of a machine is the proportion of the energy supplied by the fuel, which is available as braking power in PS. In order to be able to determine the value of the energy supplied, the calorific value of the fuel must be known. This is in usual units,
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wie z.B. britischen Wärmeeinheiten (BTU) ausgedrückt.expressed as British Thermal Units (BTU).
Die Zahl von BTU, die durch Verbrennung von 453*59 g von Treibstoff
freigesetzt wird, wird der Heizwert Q, genannt. Für hochwertige Benzine beträgt dieser Viert nominell 20.000 BTU pro
453,59 g« Die Arbeit der Maschine läßt sich ebenfalls in BTU
ausdrücken, weil ein BTU gleich 778 χ Ο,3θ48 m χ 453,59 g Arbeit
ist. Ein PS, das kontinuierlich während einer Stunde geleistet wird, ist somit 2546,4 BTU gleichwertig.The number of BTUs released by burning 453 * 59 g of fuel is called the calorific value Qi. For high quality gasoline, this fourth is nominally 20,000 BTU each
453.59 g «The work of the machine can also be expressed in BTU
express because one BTU is equal to 778 χ Ο.3θ48 m χ 453.59 g of work. A PS that is produced continuously for one hour is therefore equivalent to 2546.4 BTU.
Da der spezifische Brems-Treibstoff-Verbrauch gleich der, in 453,59 g gemessenen Treibstoffmenge ist, die in einer Stunde verbrannt wird, um 1 PS zu liefern, läßt sieh der thermische Bremswirkungsgrad ausdrücken alsSince the specific brake fuel consumption is the same as that in 453.59 g of measured amount of fuel is used in one hour is burned to provide 1 horsepower, the thermal braking efficiency can be expressed as
2.546,42,546.4
BTU -BTU -
b.s.f.c. χ Q,b.s.f.c. χ Q,
Die Menge von Sauerstoff, die nötig ist, um die Verbrennung von Treibstoff aufrecht zu erhalten, läßt sich leicht berechnen,
wenn die chemischen Grundbestandteile bekannt sind. Üblicherwei se wird unterstellt, daß Benzin eine Mischung von vielen Hydrokarbonaten
ist, die im Durchschnitt ungefähr die gleiche Oktanzahl wie CgH1O haben. Wenn man annimt, daß sich die Verbindungs
gleichung von Benzin und Luft schreiben läßt alsThe amount of oxygen needed to keep fuel burning is easy to calculate,
when the basic chemical components are known. Usually it is assumed that gasoline is a mixture of many hydrocarbons that have approximately the same octane number as CgH 1 O on average. If one assumes that the equation of connection between gasoline and air can be written as
C8H18 + 12,5 O2■+ 47,5 N2 ■ y8 CO2 + 9H2O + 47,5 N3 C 8 H 18 + 12.5 O 2 ■ + 47.5 N 2 ■ y8 CO 2 + 9H 2 O + 47.5 N 3
bei 453,59 g (= LB) von Treibstoff, dann lautet die Gleichung:at 453.59 g (= LB) of fuel, the equation is:
1 LB.C8H18 + 3,51 LB.O2 + 11,66 LB-N2 >1 LB.C 8 H 18 + 3.51 LB.O 2 + 11.66 LB-N 2 >
3*09 LB.CO2 + 1,42 LB.H2O + 11,66 LBN2 3 * 09 LB.CO 2 + 1.42 LB.H 2 O + 11.66 LBN 2
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7 549 37 549 3
1 LB-C3H18 + 15,17 IBS. Luft >1 LB-C 3 H 18 + 15.17 IBS. Air>
16,17 LB (Verbrennungsprodukte) (LB-pou-nd = 453,59 g) Diese Gleichungen stellen die Verhältnisse bei vollständiger Verbrennung dar. Die Unvollständigkeit der Verbrennungskammer, unvollständige Mischung von Treibstoff und Luft, ungenügende Zeit für vollständigen Reaktionsablauf und andere ungünstige Faktoren verhindern eine vollständige bzw. perfekte Verbrennung.16.17 LB (products of combustion) (LB-pou-nd = 453.59 g) These equations represent the relationships with complete combustion. The incompleteness of the combustion chamber, incomplete Mixture of fuel and air, insufficient time for the reaction to complete, and other unfavorable factors prevent complete or perfect combustion.
Erfahrungsgemäß ist eine leicht magere Mischung von ungefähr 16:1 wirtschaftlicher als das vorher erwähnte 15,17:1-Verhältnis. Die überschüssige Luft trägt zu einer vollständigen Verbrennung bei; jedoch wird tatsächlich weniger Arbeit entwickelt, weil in der magerern Mischung ein kleinerer Anteil von Treibstoff enthalten ist. Eine weitere Magerung ist unwirtschaftlich, weil das Verbrennungsmaß der Beschickung bzw. Ladung vermindert wird. Eine etwas reichere Mischung, z.B. 12:1, ergibt etwas mehr Leistung als das theoretische chemische Verbrennungsverhältnis von 15,17:1· Dies ist so, weil der zusätzliche Treibstoff mehr chemische Energie in die Verbrennungskammer einführt und, obwohl die Verbrennung weniger vollständig ist, die Netto-Energie-Freigabe anwächst.Experience has shown that a slightly lean mixture of around 16: 1 is more economical than the aforementioned 15.17: 1 ratio. the excess air contributes to complete combustion; however, actually less work is being developed because of the Lean mixture contains a smaller proportion of fuel. Further leaning is uneconomical because of the degree of combustion the loading or loading is reduced. A slightly richer mixture, e.g. 12: 1, gives a little more power than the theoretical chemical burn ratio of 15.17: 1 · This is so because the extra fuel is more chemical Introduces energy into the combustion chamber and, although the combustion is less complete, the net energy release grows.
Kraftfahrzeugmaschine (200 PS) Benzinverbrauch in BTU (volle Leistung)Motor vehicle machine (200 HP) gasoline consumption in BTU (full power)
Wenn man eine Benzinqualität von 21.000 BTU pro 453,59 6 voraussetzt, und, da Benzin 6,152 χ 453,59 g pro 3,7053 1 wiegt, dann ist 6,152 χ 21.000 - 129.192 BTU pro 3,7853 l;und 21.000 BTU =Q.Assuming a gasoline quality of 21,000 BTU per 453.59 6, and, since gasoline weighs 6.152 χ 453.59 g per 3.7053 l, then is 6.152 χ 21,000 - 129,192 BTU per 3.7853 L; and 21,000 BTU = Q.
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die geleiferte Leistung, gerechnet als 1 PS geliefert jährend 1 Stunde, ist 2.546,4 BTU undthe power delivered, calculated as 1 HP delivered during the 1st Hour, is 2,546.4 BTU and
2 r46 der thermische Br ems-Wirkungsgrad: BTE = 2 r46 the thermal braking efficiency: BTE =
Da 1 PS - 2.546,4 BTU während 1 Stunde, gilt 200 PS = 509·280 BTU für 1 Stunde - 141,47 BTU pro SekundeSince 1 HP - 2,546.4 BTU for 1 hour, 200 HP = 509 · 280 BTU for 1 hour - 141.47 BTU per second
Zum Ersatz von Benzin erforderlicher Wasserstoff: Da 1 χ 0,02832m^ H2 (niedriges Nettogewicht, 6o°P, 1 atm) = 269 BTU und da eine 200 PS-Kraftfahrzeugmaschine 141,47 BTU pro Sekunde für volle Leistung benötigt, gilt:Hydrogen required to replace gasoline: Since 1 χ 0.02832m ^ H 2 (low net weight, 60 ° P, 1 atm) = 269 BTU and since a 200 HP motor vehicle engine needs 141.47 BTU per second for full power, the following applies:
= Oi5259 χ 0,02832 «Au pro Sekunde. = Oi52 59 χ 0.02832 «Au per second.
269 BTU 0,02832 Tf? 269 BTU 0.02832 Tf?
Da 1 χ 0,02832 nAi2 für die Verbrennung 2,38 χ 0,02832 nP LuftSince 1 χ 0.02832 nAi 2 for the combustion 2.38 χ 0.02832 nP air
benötigt, gilt für die Treibstoff-Luft-Mischung H2 = 29,58 Prozent
Luft = 70,42 Prozentrequired, applies to the fuel-air mixture H 2 = 29.58 percent
Air = 70.42 percent
100,00100.00
Daraus folgt, daß das Gesamtvolumen an Treibstoff-Luft-Gemisch, das pro Sekunde in der Maschine verbraucht wird, 1.7769 x 0,02832 nr beträgt, wovon nur 0,5259 χ 0,02832 nr Wasserstoff sind, der erzeugt werden muß.It follows that the total volume of fuel-air mixture that is consumed per second in the machine is 1.7769 x 0.02832 nr , of which only 0.5259 χ 0.02832 nr is hydrogen that has to be generated.
Dampfdurchsatz zur Erzeugung des erforderlichen Hg 0,5259 χ 0,02832 m Hp sind pro Sekunde erforderlich 648,0 g Dampf erzeugen 72,72 gH2 =8,911 g Dampf pro Gramm H2 Steam throughput to generate the required Hg 0.5259 χ 0.02832 m Hp are required per second 648.0 g steam generate 72.72 gH 2 = 8.911 g steam per gram H 2
H2. = 0,00531 = 2.408563 g/0,02832 m5 H 2 . = 0.00531 = 2.408563 g / 0.02832 m 5
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Dann: 0,5259 (0,02832 ur5) x 2,4o8563 - 1,26667 gH2 Then: 0.5259 (0.02832 ur 5 ) x 2.408563 - 1.26667 gH 2
und 1,26667 χ 8,911 ·= 11,2875 Gramm Dampf pro Sekunde = 0,02488 χ 453,59 g Dampf pro Sekundeand 1.26667 χ 8.911 * = 11.2875 grams of steam per second = 0.02488 χ 453.59 g steam per second
Wenn man 120 Meilen pro Stunde ale volle Leistung annimmt, dann würde das Kraftfahrzeug ungefähr 12 Meilen pro 3*7853 1 Wasser beiAssuming full power at 120 mph, the motor vehicle would be about 12 miles per 3 * 7,853 liters of water
dieser Geschwindigkeit fahren.drive at this speed.
Unter Berücksichtigung dieser Ausführungen wird nun Fig.2 betrachtet, wo die größeren Bestandteile einer erfindungsgemaßen Vorrichtung 10 gezeigt sind, die bei einem Kraftfahrzeug verwendbar ist.Taking these explanations into account, Fig. 2 is now considered, where the major components of an inventive device 10 are shown, which can be used in a motor vehicle is.
Die Vorrichtung 10 umfaßt ein keraaisches Zylindergußstück 12, das in an sich bekannter Weise aus einer geschlämmten Masse oder einem Brei aus geeignetem Keramikmaterial gegossen und in einem Ofen gebrannt ist. Geeignete Materialien für das keramische Zylindergußstück sind Mullit oder vorzugsweise Tonerde AIpO-,. Gemäß Zeichnung besitzt das Zylindergußstück 12 sieben Zylinder, die der Einfachheit halber mit den Nummern 1 bis 7 versehen sind. In die Zylinder Nr. 1 bis 3 und Nr. 5 bis 7 sind Reaktionsmittel-Rohre 14 eingesetzt, die aus einem geeigneten Material gefertigt sind, das gegen die Reaktionen inert und gegen die Temperaturen widerstandfähig ist, die in der Vorrichtung auftreten. Ein geeignetes Material ist z.B. rostfreier Stahl. Die Reaktionsmittel-Rohre besitzen die Form von Bücheen, die erforderlichenfalls auswechselbar sind. Die Wandungen der Zylinder des Zylindergußstücks 12 sind von ungefähr 0,318 cm bis 0,635 cm dick. Das keramische Material besitzt folgende bedeutende physikalische Eigen-The device 10 comprises a ceramic cylinder casting 12, the Poured in a manner known per se from a slurry or a slurry of suitable ceramic material and placed in an oven is burned. Suitable materials for the ceramic cylinder casting are mullite or, preferably, alumina AlpO-. According to In the drawing, the cylinder casting 12 has seven cylinders which are numbered 1 to 7 for the sake of simplicity. In No. 1 to 3 and No. 5 to 7 cylinders are used with reactant tubes 14 made of a suitable material that is inert to the reactions and resistant to the temperatures that occur in the device. A suitable one Material is e.g. stainless steel. The reactant tubes are in the form of books, if necessary are interchangeable. The walls of the cylinders of the cylinder casting 12 are from about 0.318 cm to 0.635 cm thick. The ceramic Material has the following significant physical properties
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frfr
schäften: hohe elektrische Isolationsfähigkeit, äußerst hohe War·«· medurchlässigkeit, chemische Verträglichkeit mit dem System, leichte Herstellbarkeit und harte Oberflächen. In den Zylinder Nr. 4 ist ein Heizelement 16 eingesetzt, dessen Zweck weiter unten erklärt wird. VJie weiter oben schon erklärt ist, kann das Reaktionsmittel in verschiedenen physikalischen Formen vorliegen, wobei das Haupfeerfordernis das ist, daß eine maximale Oberfläche des Reaktionsmittels dem Dampf ausgesetzt ist, um eine große Re-,aktionsmittel-Oberfläche zu schaffen. Daher wird das Reaktionsmittel derart bearbeitet, daß es eine solche große Oberfläche bildet. Dies erfolgt, indem das Metall zu Teilchen zerkleinert wird, die feines Pulver oder auch Brocken relativ großer Größe umfassen; d.h. die unregelmäßigen Späne liegen mit ihrer großen Abmessung in einem Bereich von etwa O,6j55 cm bis 1,27 cm. Eine andere Form von Reaktionsmittel ist ein fortlaufendes Band, Faden oder Draht und letzterer ist bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet. Ein Bündel von Reaktionsmittel-Fäden 18 ist in jedes Reaktionsmittel-Rohr 14 eingepackt.shafts: high electrical insulation properties, extremely high war · «· permeability, chemical compatibility with the system, easy manufacturability and hard surfaces. In the cylinder No. 4, a heating element 16 is used, the purpose of which will be given below is explained. As already explained above, the reactant can be in various physical forms, the main requirement being that of maximum surface area of the reactant is exposed to the steam to create a large reactant surface area to accomplish. Therefore, the reactant is processed to form such a large surface area. This is done in that the metal is crushed into particles which comprise fine powder or lumps of relatively large size; i.e. the large size of the irregular chips is in a range of about 0.65 cm to 1.27 cm. Another shape of the reactant is a continuous tape, thread or wire and the latter is used in the present embodiment. A bundle of reactant filaments 18 is in each reactant tube 14 packed.
Ein Dampfsammler 20 ist vorgesehen, um, sobald gewünscht, mit der Vorrichtung sofort und rasch Wasserstoff erzeugen und liefern zu können. Dem Dampfsammler 20 wird Wasser von einem Vorratsbehälter 46 über eine Zuleitung 22 und eine Rückleitung 24 zugeführt, wobei die beiden Leitungen Zirkulation zwischen Dampfsammler und Vorratsbehälter gewährleisten. Dies ist besonders bei kaltem Wetter wichtig, wenn das Wasser in dem Vorratsbehälter dazu neigt, zu frieren, und dies durch die konstante Zirkulation zu dem Dampfsammler, wo das Wasser erhitzt wird, verhindert wird. DerA steam collector 20 is provided to, if desired, with the Device to be able to generate and deliver hydrogen immediately and quickly. The steam collector 20 receives water from a reservoir 46 via a feed line 22 and a return line 24, the two lines circulation between the steam collector and Ensure storage container. This is especially important in cold weather when the water in the reservoir tends to to freeze, and this is prevented by the constant circulation to the steam collector, where the water is heated. Of the
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61 -für61 -for
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Wasser-Vorratsbehälter ist das, was bei einem ^blichen Kraftfahrzeug der Treibstoff-Tank ist. Von dem Dampfsammler 20 wird Dampf über eine Dampfleitung 26 zu dem Wasserstoff-Erzeuger geführt. Es ist ein üblicher thermoelektrischer Generator 28 vorgesehen, um die Bedürfnisse der Vorrichtung an elektrischer Nennleistung zu versorgen, wobei hierzu das übliche elektrische System des Kraftfahrzeuges verwendbar ist.Water storage tank is what a normal motor vehicle the fuel tank is on. From the steam collector 20 there is steam guided via a steam line 26 to the hydrogen generator. A conventional thermoelectric generator 28 is provided to to supply the requirements of the device in terms of nominal electrical power, with the usual electrical system of the motor vehicle for this purpose is usable.
Der in den Zylindern erzeugte Wasserstoff fließt durch ein Wasserstoff-Verteilerstück 30, eine Wasserstoff-Pumpe 32 und eine Wasserstoff-Leitung J54 zu einer Maschinen-Wasserstoff-Zufuhreinrichtung 36. Ein Wasserstoffreservetank 38 ist ebenfalls vorgesehen. Es ist ein Steuerventil 4o vorgesehen, um nacheinander Dampf in die Zylinder Nr. 1 bis 3 oder 5 bis 7 in Abhängigkeit von deren Arbeitsweise zu leiten, um Wasserstoff von diesen Zylindern in den Wasserstoff-Erzeugungs-Umlauf zu dem Verteilerstück zu leiten und um den Sauerstoff enthaltenden Ausfluß der Reaktionsmittel regenerierend betriebenen Zylinder zu leiten. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Steuerventil 40 ein Drehventil, das von einem Ventilbetätigungs-Motor 42 betrieben ist. Alle diese Te ile der Vorrichtung, die bei hoher Temperatur betrieben werden oder auf einer konstanten angehobenen Temperatur zu halten sind, sind in einem Körper 44 aus Keramikschaum untergebracht. Der den Körper 44 bildende Keraraiksehaum ist in der US-PS 3.762.935 besehrieben.The hydrogen generated in the cylinders flows through a hydrogen manifold 30, a hydrogen pump 32 and a hydrogen line J54 to an engine hydrogen supply device 36. A hydrogen reserve tank 38 is also provided. A control valve 4o is provided to sequentially feed steam into cylinders Nos. 1 to 3 or 5 to 7 depending on their operation, to feed hydrogen from these cylinders in the hydrogen generation circuit to and around the manifold Oxygen-containing outflow of the reactants to conduct regenerating cylinders. In the embodiment shown , the control valve 40 is a rotary valve operated by a valve actuation motor 42. All these parts of the device, which are operated at a high temperature or are to be kept at a constant elevated temperature, are housed in a body 44 made of ceramic foam. The Keraraikehaum forming the body 44 is described in US Pat. No. 3,762,935.
Bei Betrieb muß die Vorrichtung erst einen Anlauf durchlaufen, bevor die Zylinder eine Temperatur erreichen, die hoch genug ist,In operation, the device must first run through before the cylinders reach a temperature that is high enough
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um die Reaktion zu erhalten. Zum Anlauf wird Heizeinrichtungen in dem Dampfsammler und gleichzeitig dem Reaktionsmittel in den Reaktionsmittel-Röhren (Reaktionskammern) elektrische Energie zugeführt, was mittels des Steuerventiles 40 bestimmt und geleitet wird. Wie weiter oben festgestellt ist, wird das Reaktionsmittel-Metall derJReaktionsmittel-Päden aufgrund des zugeführten elektrischen Stromes eine Widerstands-Heizeinrichtungj die Masse der dicht zusammengepackten Metalldrähte wird, da diese teilweise oxydiert sind, rasch auf Rotglut erhitzt. Die Spannung und der Strom, die für dies alles erforderlich sind, lassen sich von einem Fachmann leicht bestimmen. In dem Dampfsammler 20 wird Dampf erzeugt, der durch die Dampfleitung 26 in das Einlaßende des Zylinders Nr. 4 geleitet wird, wo er mittels des Heizelementes 16 weiter erhitzt wird. Der überhitzte Dampf verläßt Zylinder Nr. 4 und wird mittels des Steuerventiles 40 entweder in Zylinder Nr. J> oder Zylinder Nr. 5 geleitet, was davon abhängt, welche Grpppe von Zylindern durch das Steuerventil 40 zur Wasserstofferzeugung bestimmt ist. Es sei angenommen, die Zylinder Nr. 1 bis J5 sind zur Wasserstofferzeugung bestimmt, so daß der Dampf mittels des Steuerventiles 40 in den Zylinder Nr.5 geleitet wird. Wie bereits erwähnt ist, sind die Reaktionsmittel-Fäden 18 des Zylinders Nr. 5 auf Rotglut vorgeheizt. Wenn der Dampf den Zylinder Nr. 3 erreicht und diesen passiert, dann wird die Reaktion zwischen dem Dampf und dem Reaktionsmittel exotherm. Von dem Dampf wird Wasserstoffgas getrennt, das die Zylinder Nr. 2 und 1 passiert.to get the response. For start-up, electrical energy is supplied to heating devices in the steam collector and at the same time to the reactant in the reactant tubes (reaction chambers), which is determined and directed by means of the control valve 40. As stated above, the reactant metal of the reactant strands becomes a resistance heating device due to the electrical current supplied. The mass of the tightly packed metal wires, because they are partially oxidized, is quickly heated to red heat. The voltage and current required for all of this can easily be determined by a person skilled in the art. Steam is generated in the steam collector 20 and is conducted through the steam line 26 into the inlet end of the No. 4 cylinder, where it is further heated by the heating element 16. The superheated steam leaves cylinder no. 4 and is directed by means of control valve 40 into either cylinder no. J> or cylinder no. 5, depending on which group of cylinders is intended for hydrogen generation by control valve 40. It is assumed that cylinders # 1 to J5 are intended for hydrogen generation, so that the steam is fed into cylinder # 5 by means of the control valve 40. As noted, the reagent filaments 18 of cylinder # 5 are preheated to red heat. When the steam reaches and passes through cylinder # 3, the reaction between the steam and the reactant becomes exothermic. Hydrogen gas is separated from the steam and passes through cylinders # 2 and # 1.
Das nichtgezeigte selbsttätige programmiert ablaufende Steuersystem schaltet nun:die elektrische Energie vom Zylinder Nr. 3The automatic programmed control system, not shown now switches: the electrical energy from cylinder no.3
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und schließt einen Stromkreis, durch den elektrische Energie zum Zylinder Nr. 2 fließt, um dessen Katalysator bzw. Reaktionsmittel-Fäden 18 auf exotherme Übernahmeverhaltnisse vorzuheizen, wonach das Steuersystem zum gleichen Zwecke den Stromkreis zum Zylinder Nr. öffnet und den Stromkreis zum Zylinder Nr. 1 schließt. Wenn alle drei Zylinder exotherm arbeiten, ist es nicht nötig, ihnen weiterhinfslektrische Energie zuzuführen. Fig.3 zeigt die Strömung des Dampfes und des Wasserstoffes durch die Vorrichtung mittels Pfeilen. Die Strömung geht durch Zylinder Nr. k-, wo der Dampf vorerhitzt wird, und dann durch die Zylinder Nr. 3,2. und 1, von wo sie durch das Wasserstoff-Verteilerstück und die Wasserstoff-Pumpe 32 über die Leitung 3^ zum Wasserstoff-Reservetank 38 und zu der Maschinen-Wasserstoff-Zufuhreinrichtung 36 gelangt.and closes a circuit through which electrical energy flows to cylinder no. 2 to preheat its catalyst or reactant filaments 18 to exothermic takeover conditions, after which the control system opens the circuit to cylinder no. and the circuit to cylinder no. 1 closes. If all three cylinders are exothermic, there is no need to continue adding electrical energy to them. 3 shows the flow of steam and hydrogen through the device by means of arrows. The flow goes through cylinder # k- where the steam is preheated and then through cylinder # 3.2. and 1, from where it passes through the hydrogen distributor and the hydrogen pump 32 via the line 3 ^ to the hydrogen reserve tank 38 and to the machine hydrogen supply device 36.
Wenn von einer Überwachungseinrichtung festgestellt wird, daß der vorbestimmte Anteil von Reaktionsmittel in den Zylindern Nr. 1 bis 3 in Oxydiumgewandelt ist, dann setzt die Steuerungseinrichtung die Zylinder Nr. 5 bis 7 in der gleichen Weise in Betrieb. Wenn in den Zylindern die exothermen Temperaturen erreicht sind, wird die Zufuhr elektrischer Energie zu diesen Zylindern abgeschaltet und werden die Stromkreise der Zylinder Nr. 1 bis 3 eingeschaltet, um deren Temperaturen auf den für die Dissoziation der metallischen Oxyde erforderlichen Wert anzuheben. Wenn die Metalloxyde dissoziieren, wird entweder Dampf oder Wasserstoff in kleinen Mengen durch die entsprechenden Zylinder geleitet, um den Reaktionsvorgang zu beschleunigen und den Sauerstoff aus dessen Zylindern herauszubefördern.If it is determined by a monitoring device that the predetermined proportion of reactant in the cylinders No. 1 to 3 is converted into Oxydium, then the control device continues cylinders # 5 to # 7 operate in the same way. When the exothermic temperatures are reached in the cylinders the electrical power supply to these cylinders is cut off and the circuits of the cylinders are closed No. 1 to 3 switched on in order to raise their temperatures to the value required for the dissociation of the metallic oxides. When the metal oxides dissociate, either steam or hydrogen in small amounts passes through the appropriate cylinders to accelerate the reaction process and to pump the oxygen out of its cylinders.
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Wenn also die Vorrichtung arbeitet und zwischen Wasserstoff-Erzeugung und Reaktionsmittel-Regenerierung abwechselt, dann erzeugen stets drei Zylinder Wasserstoff und regenerieren sich stets drei Zylinder für den nächsten ErzeugungsVorgang. Wenn die Vorrichtung kontinuierlich in dieser zyklischen Weise arbeitet, erreicht das ganze keramische Zylindergußstück einr Temperaturgleichgewicht von ungefähr 1.9000F bis 2.000°P. Die elektrische Einrichtung, die dieses Temperaturniveau abfühlt, stoppt selbsttätig die zur Verfügungstellung elektrischer Energie, es sei denn während der erforderlichen Anhebung auf das Dissoziationsniveau während der Reaktionsmittel-Regenerierung, so weit diese Anhebung erforderlich ist.So when the device is working and alternating between hydrogen generation and reactant regeneration, then three cylinders always generate hydrogen and three cylinders are always regenerated for the next generation process. When the apparatus operates continuously in this cyclic manner, the whole ceramic Zylindergußstück reaches a r equilibrium temperature of about 1,900 0 F to 2,000 ° P. The electrical device that senses this temperature level automatically stops the provision of electrical energy, unless during the required increase to the dissociation level during the reactant regeneration, as far as this increase is necessary.
Das Gesamtsystem ist unter Bezugnahme auf Fig.2 und das Wasserstoff-System ist unter Bezugnahme auf Fig.3 beschrieben. Zwecks eines vollständigen Verständnisses der Arbeitsweise der Vorrichtung müßten verschiedene andere Untereinriehtungen und Untersysteme ebenfalls beschrieben werden. Z.B. ist die Treibstoff-Zufuhreinrichtung ein wesentlicher Teil der Gesamtvorrichtung. Die Treibstoff-Zufuhreinrichtung verwendet einen Vorratsbehälter 46 oder Tank, der dem Benzintank eines Kraftfahrzeuges entspricht. Tatsächlich läßt sieh der gegenwärtig in Kraftfahrzeugen verwendete Benzintank als Wasser-Reservetank verwenden, indem nur eine einzige Rohrleitung hinzugefügt wird und die vorhandenene Treibstoffzuführleitung, die den Treibstofftank und den Vergaser verbindet, einerseits zu dem Dampfsammler und andererseits zu dem Maschineneinlaß des Verteilerstückes geführt wird.The overall system is with reference to Fig.2 and the hydrogen system is described with reference to Fig.3. For a full understanding of the operation of the device various other sub-devices and sub-systems would also need to be described. E.g. is the fuel supply device an essential part of the overall device. The fuel supply device uses a reservoir 46 or tank, which is the petrol tank of a motor vehicle is equivalent to. In fact, that's what you see currently in automobiles Use the used gasoline tank as a water reserve tank by adding only a single pipe and the existing one Fuel supply line that connects the fuel tank and connects the carburetor, on the one hand to the steam collector and on the other hand to the engine inlet of the manifold will.
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Wie bereits angegeben ist, verbindet eine Zuleitung 22 den Treibstofftank und den Dampfsammler 20 und ist zwischen dem Dampfsammler 20 und dem Treibstofftank eine Rückleitung 24 vorgesehen. Diese schaffen zwei bedeutende Bedingungen. Erstens ist ein konstanter und angemessener Zufluß von Wasser zum Dampfsammler 20 siehergestellt. Dies ist wichtig wegen verschiedener Belastungsforderungen, die der Kraftfahrzeugfahrer stellt. Die Rückleitung ist gemäß Fig.4 an ein inneres Überfluß-Standrohr 44 angeschlossen, das das Wasserniveau im Dampfsammler 20 regelt. Zweitens führt die Rückleitung 24 überschüssiges Wasser zurück zum Haupt-Vorratsbehälter 46 und wirkt als Wärmeaustauscheinheit, indem sie erhitztes Wasser zu dem Vorratsbehälter zurückführt. Der Vorratsbehälter 46 wirkt also wie ein großer, beachtliche Wärme sammelnder Wärmeabfluß, der einen möglichen Wärmeüberschuß von der Haupteinheit entfernt, der sich in dem Wasser-Vorratsbehälter verteilt. Dadurch, dal die Temperatur im Vorratsbehälter auf ungefähr 50 bis 65 C gehalten wird, wird jede Möglichkeit eines Einfrierens während des Betriebes vermieden. Ein geringer Betrag von Alkohol im Vorratsbehälter 46 verhindert ein starkes Einfrieren über Nacht bei kaltem Wetter. Der Alkohol wirkt auf die Reaktion in der Vorrichtung nicht störend ein.As already indicated, a feed line 22 connects the fuel tank and the steam collector 20, and a return line 24 is provided between the steam collector 20 and the fuel tank. These create two significant conditions. First, a constant and adequate flow of water to the steam collector 20 is established. This is important because of various stress demands placed on the motor vehicle driver. The return line is according to Fig.4 connected to an inner overflow standpipe 44 which regulates the water level in the steam collector 20. Second, the leads Return line 24 excess water back to the main reservoir 46 and acts as a heat exchange unit by returning heated water to the reservoir. The reservoir 46 thus acts like a large, considerable heat-collecting heat drain, which removes any possible excess heat from the main unit removed, which is distributed in the water reservoir. As a result, the temperature in the storage container to about 50 to 65 C is kept there will be any possibility of freezing during of the operation avoided. A small amount of alcohol in the reservoir 46 prevents severe overnight freezing in cold weather. The alcohol does not interfere with the reaction in the device.
Der Dampfsammler 20 ist als ein Tank mit sehr heißem Wasser anzusehen, der durch kochendes Wasser vorgesehen Dampf bietet. Wenn ein Überschuß an erzeugtem Dampf vorliegt, steigt der Druck und kondensiert Dampf in Wasser des Dampfsammlers und erhitzt dieses Wasser. Wenn der Druck fällt, dann kocht das Wasser und führt den fehlenden Dampf wieder zu. Dies ist ein sehr einfaches, sich selbstThe steam collector 20 is to be regarded as a tank with very hot water, which provides steam provided by boiling water. If there is an excess of generated steam, the pressure increases and steam condenses in water of the steam collector and heats this water. When the pressure drops, the water boils and leads to the lack of steam again. This is a very simple one to yourself
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regulierendes Prinzip.regulating principle.
In dem Dampfsammler 20 sind vier elektrische Heizelemente 48 vorgesehen, die genügend Wärme abgeben, um Arbeitsdampf in 10 bis 15 Sekunden zu schaffen. Die selbsttätige Steuerungseinrichtung setzt die Heizelemente während intermittierenden Zeitspannen einzeln oder gemeinsam in Betrieb, um die erwünschten Temperaturen aufrecht zu erhalten. Wenn die gesamte Vorrichtung lang genug in Betrieb ist, daß die exotherme Reaktion der Wasserstofferzeugung läuft und die gesamte Masse der Einheit, die im Keramikschaum-Gehäuse -Körper 44 eingepackt ist, aufgeheizt hat, dann werden die Heizelemente 48 selbsttätig abgeschaltet. Gemäß Fig.4 strömt Dampf vom Dampfsammler 20 über die Dampfleitung 26 und wird durch eine geeignete Döse in den Zylinder Nr. 4 eingeblasen. Die Reaktions-Zylinder und die zugehörigen Bestandteile sind in Fig.4 durch ein Teil 52 angedeutet. Es ist eine Rückleitung 54 vorgesehen, um überschüssigen Dampf zum Dampfsammler zurückzuführen. Wie weiter unten verdeutlicht wird, lassen sich auch überschüssiger Wasserstoff und Sauerstoff über die Rückleitung 54 zurückführen, wobei sie katalytisch in Wasser zurückumgewandelt werden, das in den Dampfsammler 20 gegeben wird.Four electrical heating elements 48 are provided in the steam collector 20, that give off enough heat to create working steam in 10 to 15 seconds. The automatic control device operates the heating elements individually or collectively for intermittent periods of time to the desired temperatures to maintain. If the entire device has been in operation long enough that the exothermic reaction of hydrogen generation runs and the entire mass of the unit, which is packed in the ceramic foam housing body 44, has heated up, then the Heating elements 48 switched off automatically. According to Fig. 4 steam flows from the steam collector 20 via the steam line 26 and is blown into the No. 4 cylinder through a suitable nozzle. The reaction cylinder and the associated components are shown in Fig.4 a part 52 indicated. A return line 54 is provided to return excess steam to the steam collector. As will be made clear further below, excess hydrogen can also be used and return oxygen via return line 54, wherein they are catalytically converted back to water which is added to the steam collector 20.
Es ist weiter oben berechnet, daß ein Kraftfahrzeug mit einer Nennleistung von 200 PS einen Durchsatz von I8.88j5 enr (0,66678 cubic foot) Dampf von 1 atm Druck pro Sekunde benötigt, um den für volle Leistung der Maschine nötigen Wasserstoff zu erhalten. Da dies die Zahlen sind, die bei der gewählten Maschinengröße theoretisch errechnet sind, sollte die Gesamtvorrichtung fähig sein, zusatz-It is calculated above that a motor vehicle with a rated power of 200 HP a throughput of I8.88j5 enr (0.66678 cubic foot) steam of 1 atm pressure per second is required for the full Power of the machine to obtain the necessary hydrogen. Since these are the numbers that theoretically apply to the selected machine size calculated, the overall device should be able to add additional
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lieh wenigstens 100 % mehr zu leisten, um die natürlichen Verluste, die mit der unwirksamen Kraftfahrzeugenergie verbunden sind, zu decken. Die Vorrichtung sollte auch Einrichtungen zur Erzeugung zusätzlicher Kapazitäten aufweisen, um nebenbei auftretenden Energieverbrauch durch Ausrüstung wie Luftkonditionierung und anderen Zubehör zu decken. Die Volumenkapazität der Vorrichtung ist in 0,02832 nr gegeben durch die Gleichung V-IfR2 x L, wobei V das Volumen in 0,02832 nr5,"(\ = 3,12Ho, R der Radius des Zylinders, L die Länge des Zylinders und D der Durchmesser des Zylinders ist. Wenn man annimmt,daß drei Zylinder z. Z. zur V/asserstofferzeugung arbeiten und die Zylinder 10,16 cm im Durchmesser und 91>44 cm lang sind, dann beträgt das Volumen 22.231*2 cm . Diese Berechnung zeigt, daß jede von drei Zylindern gebildete^ Arbeitseinheit zusammen genug Volumenkapazität besitzt, daß die Erfordernisse hinsichtlich Dampfdurchsatz einfach erfüllbar sind, daß Dampf in solch einer Menge eingeblasen wird, daß die Arbeitseinheit ein bis dreimal pro Sekunde gefüllt und geleert wird. Die Dampfgeschwindigkeit wird bei diesem Verbrauch kein Problem, weil sie in dem Bereich von 2,7^52m bis 8,2296 m liegt. Die Vorrichtung ist derart gestaltet, daß der Dampfdruck nicht auf mehr als 68.038,5 g pro 6,452 cm steigen kann. Dies steigert die Dampfausbeute des Systems von 1 auf 10 atm. Der Volumenfluß des Dampfes wird proportional reduziert, weil das Gewicht des Dampfes bei 10 atm bei I36 bis 2.751*5 g pro 0,02832 nr liegt, wogegen der Dampf bei 1 atm 16,912 g pro 0,02832 v? wiegt.borrowed at least 100 % more to cover the natural losses associated with ineffective automotive energy. The apparatus should also have facilities for generating additional capacity to meet incidental energy consumption through equipment such as air conditioning and other accessories. The volume capacity of the device is given in 0.02832 nr by the equation V-IfR 2 x L, where V is the volume in 0.02832 nr 5 , "(\ = 3.1 2 Ho, R the radius of the cylinder, L the The length of the cylinder and D is the diameter of the cylinder. Assuming that three cylinders are currently working for hydrogen production and that the cylinders are 10.16 cm in diameter and 91> 44 cm long, then the volume is 22,231 * This calculation shows that each working unit formed by three cylinders together has enough volume capacity that the requirements with regard to steam throughput can easily be met, that steam is blown in in such an amount that the working unit is filled and emptied one to three times per second The steam speed does not become a problem with this consumption because it is in the range of 2.7 ^ 52 m to 8.2296 m. The device is designed so that the steam pressure cannot rise to more than 68,038.5 g per 6.452 cm This increases the steam f yield of the system from 1 to 10 atm. The volume flow of the steam is proportionally reduced because the weight of the steam at 10 atm is 136 to 2,751 * 5 g per 0.02832 nr, whereas the steam at 1 atm is 16.912 g per 0.02832 v? weighs.
Bezüglich des Reaktionsmittels ist es wichtig, daß die Quer-With regard to the reactant, it is important that the transverse
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- ff 25A937Ö- ff 25A937Ö
schnittsfläche des fortlaufenden Reaktionsmittel-Fadens so groß ist, daß eine Mißfunktion in der Zykluszeitabstimraung, die dazu führen würde, daß das Reaktionsmittel für eine stark gedehnte Zeit der Wasserstofferzeugung ausgesetzt würde, das Reaktionsmittel nicht über seine gesamte Querschnittsfläche in das Oxyd unwandelt. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß der Oxydationsvorgang auf die äußeren 8o % des Reaktionsmittels beschränkt ist, da dann, wenn die Umwandlung in einem größeren Unfang erfolgt, das Reaktionsmittel physikalisch geschwächt wird und durch starke Erschütterungen in seiner Kontinuität unterbrochen werden kann.The cross-sectional area of the continuous reactant filament is so large that a malfunction in the cycle timing, which would result in the reactant being exposed to hydrogen generation for a greatly extended period of time, does not convert the reactant into the oxide over its entire cross-sectional area. In general, it is desirable that the oxidation process be limited to the outer 80 % of the reactant, since if the conversion occurs to a large extent, the reactant is physically weakened and its continuity can be interrupted by severe vibrations.
Die Steuerungseinrichtung wird so programmiert, daß sie von einer weiteren interessanten Peststellung vorteilhaft Gebrauch macht. Es ist festgestellt worden, daß die Oxydationszahl des Metalloxydes, sei es Eisen oder Mangan oder eine Legierung dieser zwei, genau in Beziehung zu dem gemessenen Ohm'sehen Widerstand gesetzt werden kann. Ein Anstieg in der Oxydationszahl ,steigert den Ohm'sehen Widerstand ganz beachtlich und diese Erscheinung ist wiederholbar. Da zur Oxydation ein Verlust an Elektronen gehört, ist diese Erscheinung voraussagbar.The controller is programmed to take advantage of another interesting location. It has been found that the oxidation number of the metal oxide, be it iron or manganese or an alloy of these two, precisely related to the measured ohms resistance can be set. An increase in the oxidation number increases the ohms resistance is seen quite considerably, and this phenomenon is repeatable. Since oxidation involves a loss of electrons, this phenomenon is predictable.
Es ist auch bekannt, daß die Temperatur den elektrischen Ohm' sehen Widerstand beeinflußt, obwohl diese Wirkung bei weitem nicht so gut voraussagbar ist wie die Oxydationswirkung. Jedenfalls ist es bekannt, daß, je höher die Oxydationszahl ist, desto höher der Ohm'sche Widerstand für den Strom in dem Heizkreis ist. Daher läßt sich der in Oxyd umgewandelte Anteil anIt is also known that the temperature can see the electrical ohms Resistance affects, although this effect is nowhere near as predictable as the oxidative effect. In any case it is known that the higher the oxidation number, the higher the ohmic resistance for the current in the heating circuit. Therefore, the portion converted into oxide can be
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ReaktionsmitteJjgenau bestimmen, indem der Widerstand in zeitlich abgestimmten Prüfabständen überwacht wird. Die Unversehrtheit der Einheit ist dann bezüglich Festigkeit und Stromleitfähigkeit geschützt, indem man den Oxydationsprozeß nie mehr als 80 % des Querschnitts-Volumens des Metalles umwandeln läßt. Die restlichen 20 % befinden sich im Kern des Metalles entlang der Länge des Metalles. Hierdurch sind ausreichende physikalische Festigkeit und Stromleitfähigkeit gewährleistet.Determine reaction center precisely by monitoring the resistance at timed test intervals. The integrity of the unit is then protected in terms of strength and electrical conductivity by never allowing the oxidation process to convert more than 80% of the cross-sectional volume of the metal. The remaining 20 % is in the core of the metal along the length of the metal. This ensures sufficient physical strength and electrical conductivity.
Als zusätzlicher Schutz läßt sich jedoch ein gesondertes und unabhängiges WiderstandsfHeizelernent in der Masse des Reaktionsmaterials vorsehen. Dieses wird mit weiteren Einzelheiten in Verbindung mit einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung beschrie ben. Wie auch zu bemerken ist, bewirkt die exotherme Reaktion der Wasserstofferzeugung Temperaturen von 1800 bis 20000F, die während der gesamten Reaktionszeit vorhanden sind. Die keramische Isolationsmasse der Einheit bewahrt und schirmt ab diese Temperatur wirksam. Wenn daher eine Gruppe von Zylindern von der Wasserstofferzeugung auf die Reaktionsmittel-Rekonstituierung umgeschaltet wird, dann verbleibt die Temperatur bei I800 bis 2000 F und muß nur um weitere 200 bis J5OO°F angehoben werden. Die für diesen kleinen Temperaturanstieg erforderliche Energie ist geringfügig und kann mittels der elektrischen Einrichtung des Kraftfahrzeuges zugeführt werden.However, as additional protection, a separate and independent resistance heating element can be provided in the bulk of the reaction material. This will be described in more detail in connection with another embodiment of the device. As should also be noted, the exothermic reaction of hydrogen generation causes temperatures of 1800 to 2000 ° F which are present throughout the reaction time. The ceramic insulation compound of the unit effectively preserves and shields this temperature. Thus, if a group of cylinders is switched from hydrogen generation to reactant reconstitution, the temperature will remain at 1800 to 2000 F and only needs to be raised an additional 200 to 500 ° F. The energy required for this small increase in temperature is insignificant and can be supplied by means of the electrical device of the motor vehicle.
Die zweite in der Zeichnung, Fig.5* beispielhaft gezeigte Vor-The second example shown in the drawing, Fig. 5 *
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richtung 56 ist eine Einheit, die "Wohnungskraftwerk"genannt
werden kann. Diese Vorrichtung besitzt zwei Reaktionskammern 58,
60, die von einem Paar von konzentrisch zueinander angeordneten Reaktionsrohren 62, 64 gebildet sind, die von Endabschlußeinrichtungen
66, 68 gehalten sind. Jede der Reaktionskammern 58,
60 ist mit einem Reaktionsmittel 18 in einer geeigneten Form gemäß vorhergehender Beschreibung gefüllt.direction 56 is a unit called the "residential power plant"
can be. This device has two reaction chambers 58, 60 which are formed by a pair of concentrically arranged reaction tubes 62, 64 which are held by end closure devices 66, 68. Each of the reaction chambers 58,
60 is filled with a reactant 18 in a suitable form as previously described.
Wasser gelangt durch eine Zuleitung 22 in einen Dampfsammler 20. Eine Wasser-Hückleitung 24 läßt das Wasser durch einen nicht gezeigten
Wasser-Vorratsbehälter kreisen. Wie bei dem Dampfsammler
der ersten Ausführungsform sind Heizelemente 48 vorgesehen, um die in dem Dampfsammler erforderliche Temperatur aufrecht zu erhalten.
Von dem Dampfsammler 20 gelangt Dampf durch eine Dampfleitung 26 und ein Steuerventil 4θ zu einer der beiden Reaktionskammern
58,60. Gemäß Fig.5 leitet das Steuerventil 4θ Dampf gerade
zu der äußeren Reaktionskammer 58. Wenn der Dampf über das erhitzte
Reaktionsmittel 18 strömt, wird Wasserstoff erzeugt und das Reaktionsmittel in ein Oxyd umgewandelt. Der Wasserstoff verläßt
die Vorrichtung durch einen Auslaß 70. Während sich die äußere
Reaktionskammer 58 in der Wasserstofferzeugungs-Phase befindet,
befindet sich die innere Kammer 60 in der Reaktionsmittel-Regenerierungs-Phase.
Um die innere Reaktionskammer 60 von Sauerstoff zu reinigen, wenn dieser freigesetzt wird, wird eine abgemessene
Menge von Wasserstoff durch Austausch-Öffnungen 72 abgeleitet;
diese Mischung von Sauerstoff und Wasserstoff wird durch einen Auslaß 74 in der Endabschlußeinrichtung 68 abgelassen.Water passes through a feed line 22 into a steam collector 20. A water return line 24 allows the water to circulate through a water storage container (not shown). As with the steam header of the first embodiment, heating elements 48 are provided to maintain the required temperature in the steam header. From the steam collector 20, steam passes through a steam line 26 and a control valve 40 to one of the two reaction chambers 58, 60. 5, the control valve 40 is directing steam to the outer reaction chamber 58. When the steam flows over the heated reactant 18, hydrogen is generated and the reactant is converted to an oxide. The hydrogen leaves the device through an outlet 70. While the outer
Reaction chamber 58 is in the hydrogen generation phase, the inner chamber 60 is in the reactant regeneration phase. To purify the inner reaction chamber 60 of oxygen as it is released, a measured amount of hydrogen is diverted through exchange ports 72; this mixture of oxygen and hydrogen is vented through an outlet 74 in the end cap 68.
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Pig.6 zeigt die elektrische Einrichtung der Gesamt-Vorrichtung
schematisch. Die Arbeitsweise der Gesamt-Vorrichtung wird durch eine digitale Steuerungseinrichtung 76 und eine Zwischeneinrichtung
78 reguliert. Diese Steuerungseinrichtung reguliert Heizelemente
48 eines Dampfsammlers 20, einen Vent übe tat igungs-Motor
42, Heizelemente 80, 82, 84 und 86 und einen thermoelektrischen Generator. Das Reaktionsmittel 18 wird hier nicht mittels
Durchschicken von Strom erhitzt, sondern ist um die Heizelemente 80, 82, 84 und 86 herum angeordnet, welche die notwendige
zusätzliche Wärme zum Anlauf und für die Reaktionsmittel-Regenerierungs-Phase liefern. Das äußere und das innere
Reaktionsrohr 62, 64 sind aus Keramik und mit einem geeigneten Material, z.B. rostfreiem Stahl, ausgekleidet und es besteht
über die Wandung des inneren Reaktionsrohres 64 ein beträchtlicher
Wärmeaustausch zwischen den beiden Reaktionskammern 58,60. Auf diese Weise liefert die exotherme Reaktion der
Wasserstofferzeugungsphase der einen Reaktionskammer Wärme, um
die andere Reaktionskammer auf einer hohen Temperatur zu halten, so daß nur eine geringe Energiemenge zuzuführen ist, um die
Temperatur zwecks Dissoziation oder Disproportionierung des Metal loxydes auf einen geringfügig höheren Wert anzuheben.Pig.6 shows the electrical equipment of the entire device schematically. The operation of the overall device is regulated by a digital control device 76 and an intermediate device 78. This control device regulates heating elements 48 of a steam collector 20, a vent exercise motor 42, heating elements 80, 82, 84 and 86 and a thermoelectric generator. The reactant 18 is not heated by passing electricity through it, but is arranged around the heating elements 80, 82, 84 and 86, which provide the necessary additional heat for start-up and for the reactant regeneration phase. The outer and the inner
Reaction tubes 62, 64 are made of ceramic and lined with a suitable material, for example stainless steel, and there is a considerable heat exchange between the two reaction chambers 58, 60 via the wall of the inner reaction tube 64. In this way, the exothermic reaction of the hydrogen generation phase supplies heat to one reaction chamber in order to keep the other reaction chamber at a high temperature, so that only a small amount of energy has to be supplied to the
Raise the temperature to a slightly higher value for the purpose of dissociation or disproportionation of the metal oxide.
Bei dieser dritten bevorzugten Ausführungsform, die in Fig.7
bis 11 zeichnerisch dargestellt ist, wird Mangan als Katalysator bzw. Reaktionsmittel verwendet. Wie bereits erwähnt ist,
bildet das Element Mangan eine Vielzahl von Oxyden einschließ-In this third preferred embodiment, which is shown in FIG
to 11 is shown in the drawing, manganese is used as a catalyst or reactant. As already mentioned,
the element manganese forms a multitude of oxides including
6Ü9819/0968 κ 6Ü9819 / 0968 κ
■τ*■ τ *
-*&- jtf ? R 4 9 3 7 Π- * & - jtf? R 4 9 3 7 Π
lich MnO, Mn3O^, Mn O^ und MnO3. Oxyde der Formel Mn^O2, lassen sich auch als MnO.Mn 0, angeben und enthalten 1/j5 der Metalle im + 2-Oxydationszustand und 2/3 im + 3-Oxydationszustand. Die Struktur dieser Oxyde besteht in einem ionischen Gitter, in dem Mn -Ionen, Mn -ionen und 0~ -Ionen in verschiedenen regelmäßigen Mustern abwechseln. Bei gewöhnlicher Temperatur und gewöhnlichem Druck sind all die aufgezählten Oxyde bezüglich eines Zerfalles in Metall und Sauerstoffgas thermodynamisch stabil. Oxyde von Mangan, die sich in verschiedenen Oxydationszuständen befinden, haben verschiedene relative Stabilitäten und besitzen somit die Fähigkeit zur teilweisen Dissoziation oder Disproportionierung. Solche Reaktionen finden jedoch bei gewöhnlichen Temperaturen nicht in einem feststellbarem Ausmaß statt. Z.B. dissoziiert MnOp normmäßig bei 535° C und Mn2O, normmäßig bei 1080°C Es ist feststellbar, daß eine Erhöhung der Temperatur und/oder des Druckes den Dissoziationsprozeß in ungefähr linearer Weise steigert. Man kann sagen, daß das Mangan als ein Reduktant wirkt, der den Sauerstoff aus dem Dampf entfernt, wobei es den Sauerstoff abtrennt.Lich MnO, Mn 3 O ^, Mn O ^ and MnO 3 . Oxides of the formula Mn ^ O 2 can also be specified as MnO.Mn 0, and contain 1/5 of the metals in the +2 oxidation state and 2/3 in the +3 oxidation state. The structure of these oxides consists of an ionic lattice in which Mn ions, Mn ions and O ~ ions alternate in various regular patterns. At ordinary temperature and pressure, all of the oxides listed are thermodynamically stable with respect to decomposition into metal and oxygen gas. Oxides of manganese, which are in different oxidation states, have different relative stabilities and thus have the ability to partially dissociate or disproportionate. However, such reactions do not take place to any detectable extent at ordinary temperatures. For example, MnOp dissociates normally at 535 ° C. and Mn 2 O, normally at 1080 ° C. It can be seen that an increase in temperature and / or pressure increases the dissociation process in an approximately linear manner. The manganese can be said to act as a reductant, removing the oxygen from the steam, thereby separating the oxygen.
Fig.7 zeigt die Vorrichtung 86, die innere und äußere Reaktionszylinder 88,90 umfaßt, die ähnlich wie bei Fig.5 und 6 konzentrisch zueinander angeordnet sind. Das Reaktionsmittel 18 liegt in Form von Schnitzeln unregelmäßiger Gestalt und Randgestaltung vor und in die Masse von Mangan-Schnitzeln ist ein Heizelement eingebettet, dasfain kleines keramisches Rohr 92 umfaßt, das ein Heizelement 9k trägt, das in ein inertes Material 9β eingebettet ist, das elektrisch nicht leitend ist.FIG. 7 shows the device 86, which comprises inner and outer reaction cylinders 88, 90 which, similar to FIGS. 5 and 6, are arranged concentrically to one another. The reactant 18 is in the form of chips of irregular shape and edge configuration and in the mass of manganese chips a heating element is embedded, which comprises a small ceramic tube 92 which carries a heating element 9k which is embedded in an inert material 9β which is electrically is not conductive.
6098 19/09686098 19/0968
-AT- ng -AT- ng ? 5/; 9 3 7h ? 5 /; 9 3 7h
Solch ein Material ist z.B. Kieselerde. Die Reaktionszylinder 88, 90 sind mittels zweier Platten 98, 100 und Klemmstangen 102 gesichert und festgelegt, die durch geeignete Mittel, z.B. Schrauben 104 befestigt sind. Ein steuerventil I06 reguliert die Arbeitsweise der Vorrichtung. Der Aufbau des Steuerventiles I06 wird nachfolgend im einzelnen beschrieben; die Aufgabe des Steuerventiles ist es, den Dampfstrom in die Vorrichtung zu leiten und den Wasserstoff- sowie den Säuerstoffstrom durch die Vorrichtung und aus dieser heraus zu leiten. Ein Teilventil I08 ist ein geeignetes Mittel, um den Ausstoß der Vorrichtung entweder dorthin, wo er nützliche Arbeit verrichtet, oder zurück zu einem nichtgezeigten Dampfsammler zu leiten. Der Dampfsammler entspricht dem in der vorher beschriebenen Ausführungsform und wird hier nicht weiter erörtert. Eine Gesamt-Steuerungseinrichtung 110 reguliert die gesamte Arbeitsweise der Vorrichtung. Wie bei den vorherigen Ausführungsformen ist die Steuerungseinrichtung von konventioneller Bauweise und besitzt geeignete Mittel zur Messung der verschiedenen Parameter wie Temperatur, Druck, Reaktionsmittelzusammensetzung und ähnliches sowie berechnet die gewünschte Temperatur und hält die Arbeitsweise der Vorrichtung aufrecht. Die gesamte Vorrichtung ist in keramisches Schaummaterial gemäß US-3 763 935 eingehüllt, das ein Gehäuse 112 bildet.Such a material is e.g. silica. The reaction cylinders 88, 90 are secured by means of two plates 98, 100 and clamping rods 102 and secured by suitable means such as screws 104. A control valve I06 regulates the operation the device. The structure of the control valve I06 is described in detail below; the task of the control valve is to direct the steam flow into the device and the hydrogen and oxygen flows through the device and to lead out of this. A partial valve I08 is a convenient means of directing the output of the device either to where it is doing useful work or back to one to conduct not shown steam collector. The steam collector corresponds to that in the previously described embodiment and is not discussed further here. An overall control device 110 regulates the overall operation of the device. As in the previous embodiments is the control device of conventional design and has suitable means for measuring the various parameters such as temperature, pressure, and reactant composition and the like, as well as calculating the desired temperature and maintaining the operation of the device. The entire device is encased in ceramic foam material according to US Pat. No. 3,763,935, which forms a housing 112.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung läßt sich anhand Fig.9 verstehen. Wasser gelangt durch eine Zuleitung 22 in einen Dampfsammler 22, wobei eine Rückleitung 2k vorgesehen ist, die demselben Zweck wie bei den vorherigen Ausführungsformen dient. Über eineThe method of operation of the device can be understood from FIG. Water passes through a feed line 22 into a steam collector 22, a return line 2k being provided which serves the same purpose as in the previous embodiments. Over a
6098 1 9 / 0 9 b 86098 1 9/0 9 b 8
Dampfleitung 26 fließt Dampf zu dem Steuerventil 106. Ohne hier auf den Aufbau des Steuerventiles 1O6 im einzelnen einzugehen, wird bemerkt, daß es im wesentlichen vier Abschnitte A,B,C und D aufweist. In Fig.9 ist das Steuerventil in der Stellung gezeigt, die es bei Erzeugung von Wasserstoff in der Reaktionskammer 114, die von dem inneren Reaktionsrohr 90 begrenzt ist, und bei Regenerierung des Reaktionsmittels in der äußeren Reaktionskammer einnimmt, die durch den Ringraum zwischen dem inneren Rohr 90 und den äußeren Rohr 88 gebildet ist. Der Dampf gelangt durch die Dampfleitung 26 zum Abschnitt C des Steuerventiles 106 und kann durch eine Leitung 118 zu einem Dampf-Verteilerstück 120 und sodann in die Reaktionskammer 114 gelangen. Wenn der Dampf in die Reaktionskammer 114 gelangt und das heiße Reaktionsmittel 18 berührt, wird Wasserstoff erzeugt, der in ein Wasserstoff-Verteilerstück 118 gelangt. Von diesem gelangt tfer durch die Leitung 120 zu dem Abschnitt A des Ventiles 1O6 und von diesem in eine Leitung 122. Bei einem Teilungs-T 124 wird eine vorbestimmte Menge des Wasserstoffes durch eine Leitung 126 zum Abschnitt D des Ventiles 106 abgeleitet und vom Abschnitt D des Ventiles 106 in die äußere Reaktionskammer 116 geleitet, wo die Regenerierung des Reaktionsmittels stattfindet.Steam line 26, steam flows to the control valve 106. Without here to go into the structure of the control valve 106 in detail, it is noted that there are essentially four sections A, B, C and D. In Fig. 9 the control valve is in the position shown that when hydrogen is generated in the reaction chamber 114, which is delimited by the inner reaction tube 90, and occupies upon regeneration of the reactant in the outer reaction chamber, through the annular space between the inner Tube 90 and the outer tube 88 is formed. The steam passes through the steam line 26 to section C of the control valve 106 and can pass through a line 118 to a steam manifold 120 and then into the reaction chamber 114. When the steam enters the reaction chamber 114 and contacts the hot reactant 18, hydrogen is generated, which in a Hydrogen manifold 118 arrives. From this tfer arrives through line 120 to section A of valve 106 and from this into a line 122. At a division T 124, a predetermined amount of the hydrogen is passed through a line 126 derived to section D of valve 106 and passed from section D of valve 106 into outer reaction chamber 116, where the regeneration of the reactant takes place.
Ausgehend vom Teilungs-T 104 geht der Wasserstoffstrom durch eine Leitung 128 zu einem Abschnitt A eines Teilventiles 1;50. Das Teilventil 1^0, das nachfolgend im einzelnen beschrieben wird, ist in einer Stellung gezeigt, bei der der Wasserstoff über eine Leitung 1^2 zu den dem Dampfsammler 20 strömt. Der Grund hierfür wird aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich.Starting from the dividing T 104, the hydrogen flow goes through a line 128 to a section A of a partial valve 1; 50. The partial valve 1 ^ 0, which is described in detail below is shown in a position in which the hydrogen flows via a line 1 ^ 2 to the steam collector 20. Of the The reason for this becomes clear from the following description.
609819/0968609819/0968
254937(1254937 (1
Während in der Reaktionskammer 114 Wasserstoff erzeugt wird, wird in der äußeren Reaktionskammer 116 Metalloxyd zurück in Metall reduziert, wobei der freigesetzte Wasserstoff aus der Reaktionskammer mittels des abgemessenen Anteiles von Wasserstoff ausgewaschen wird, der über Anschnitt D des Steuerventiles 1O6 zutritt. Der mit dem kleinen Anteil von Wasserstoff gemischte Sauerstoff gelangt durch eine Leitung 134 zu Abschnitt B des Steuerventiles 106 und dann über eine Leitung I36 zu Abschnitt B des Teilventiles 130. Das Teilventil I30 ist in der Stellung gezeigt, in der die Mischung von Sauerstoff und Wasserstoff durch eine Leitung 138 zurück in den Dampfsammler 20 geleitet wird. Der Wasserstoff und der Sauerstoff, die durch die Leitungen 132 und I38 in dem Dampfsammler 20 gelangen, berühren den Katalysator 14O, wodurch sie in Wasser umgewandelt werden. Der Grund für die Rückführung des Wasserstoffes und Sauerstoffes in den Dampfsammler und für die katalysierte Rück-Umwandlung in Wasser ist leicht zu erklären. Hierzu wird daran erinnert, daß diese Vorrichtung unter wirtschaft lichen Verhältnissen verwendet wird, wozu sie dazu herangezogen wird, einen Herstellungsvorgang auf Wunsch mit Wasserstoff oder einer Mischung von Wasserstoff und Sauerstoff zu versorgen, wobei der Herstellungsvorgang z.B. einen Brennofen umfaßt, wie er zur Herstellung von Zement, Massen oder ähnlichem verwendet wird. In diesem Fall muß die Vorrichtung ständig in Betrieb sein, um eine Verzögerung bzw. einen Aufschub aufgrund eines Anlaufes zu vermeiden. Daher ist ein Kreislauf zwischen Wasserstofferzeugung und Reaktionsmittel-Regenerierung in den Reaktionskammern 114 und 116 in Betrieb genommen, bei dem der erzeugte Wasserstoff von Sauerstoff zurück in den Dampfsammler geführt werden, wo sie ■While hydrogen is generated in the reaction chamber 114, metal oxide is reduced back into metal in the outer reaction chamber 116, wherein the released hydrogen is washed out of the reaction chamber by means of the measured proportion of hydrogen that accesses via port D of control valve 1O6. The oxygen mixed with the small amount of hydrogen arrives through a line 134 to section B of the control valve 106 and then via a line I36 to section B of the partial valve 130. The partial valve I30 is shown in the position in which the mixture of oxygen and hydrogen is passed back into the steam collector 20 through a line 138. The hydrogen and the oxygen flowing through lines 132 and I38 in the Steam collector 20 arrive, touch the catalyst 14O, whereby they are converted into water. The reason for the return of the hydrogen and oxygen in the steam collector and for the catalyzed conversion back into water is easy to explain. It should be remembered that this device is used under economic union conditions, for which purpose it is used is to supply a manufacturing process with hydrogen or a mixture of hydrogen and oxygen, if desired, wherein the manufacturing process includes, for example, a kiln used for the manufacture of cement, masses or the like. In this case, the device must be continuously in operation in order to delay or delay due to a start-up avoid. There is therefore a cycle between hydrogen generation and reactant regeneration in the reaction chambers 114 and 116 put into operation, in which the hydrogen produced by oxygen can be fed back into the steam collector, where it is ■
609819/0968609819/0968
-en- Zl 254937Ü-en- Zl 254937Ü
katalytisch in Wasser zurück- umgewandelt werden. Wenn Wasserstoff ader Wasserstoff und Sauerstoff als Treibstoff gewünscht werden, wird das Teilventil 1^0 in seine zweite Position gebracht, bei der Wasserstoff durch öine Leitung 142 und eine Mischung von Wasserstoff und Sauerstoff durch eine Leitung 144 abfließen. Gemäß Fig.10 ist die Vorrichtung 86 bei in seiner zweiten Stellung befindlichemVentil 106 gezeigt, wobei in der äußeren Reaktionskammer 1o6 Wasserstoff erzeugt wird, während das Reaktionsmittel in der inneren Reaktionskammer 114 regeneriert wird. Dampf fließt vom Dampfsammler 20 durch die Dampfleitung 26 zu dem, was schematisch als oberer Bereich des Abschnittes C des Steuerventiles 106 gezeigt ist. Von diesem gelangt der Dampf durch eine Leitung 146 zur Reaktionskammer 116, wo Wasserstoff erzeugt wird und durch die Leitung 1J54 zum Abschnitt B des Steuerventiles 1O6 gelangt. Von dem Abschnitt B des Steuerventiles 106 wird ein abgemessener Anteil des Wasserstoffes bei einem Teilungs-T 148 zum Abschnitt D des Steuerventiles 106 abgezweigt und von dort der inneren Reaktionskammer 114 zugeführt, um aus dieser Sauerstoff zu entfernen, soweit dieser von dem Reaktionsmittel freigegeben ist. Der Rest des Wasserstoffes fließt von der Leitung 126 in die Leitung 128 und von dort in Abschnitt A des Teilventiles 1JQ. Der Sauerstoff und Wasserstoff, die aus der inneren Reaktionskammer 114 herausgelangen, fließen durch die Leitung 1jj6 zum Abschnitt B des Teilventiles 1^0. In zwei Leitungen 154, 156 sind Strömungssteuerventile 150, 152 vorgesehen, um den Wasserstoffstrom zu der Reaktionskammer zu steuern, die gerade zur Regenerierung von Reaktionsmittel in Gebrauch ist. Der Anlauf der Vorrichtung 86 ist nicht erörtert; der Fachmanncatalytically converted back into water. If hydrogen If hydrogen and oxygen are required as fuel, the partial valve 1 ^ 0 is moved to its second position, in which hydrogen flows out through line 142 and a mixture of hydrogen and oxygen through line 144. 10, the device 86 is shown with the valve 106 in its second position, with the outer Reaction chamber 1o6 hydrogen is generated while the reactant in the inner reaction chamber 114 is regenerated will. Steam flows from steam collector 20 through steam line 26 to what is shown schematically as the upper region of section C of control valve 106. The steam comes from here through line 146 to reaction chamber 116 where hydrogen is generated and through line 1J54 to section B of the control valve 1O6 reached. From the section B of the control valve 106 is a measured proportion of the hydrogen at a Dividing T 148 branched off to section D of the control valve 106 and fed from there to the inner reaction chamber 114 in order to remove oxygen therefrom, as far as this is released from the reactant. The rest of the hydrogen flows off the line 126 into the line 128 and from there into section A of the partial valve 1JQ. The oxygen and hydrogen that come out get out of the inner reaction chamber 114, flow through the line 1jj6 to section B of the partial valve 1 ^ 0. In two Lines 154, 156 are provided flow control valves 150, 152, to control the flow of hydrogen to the reaction chamber which is currently in use for reactant regeneration. The start-up of the device 86 is not discussed; the expert
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2S493702S49370
erkennt jedoch, daß der Anlauf in derselben v/eise wie bei den beiden vorhergehenden Ausführungsformen durchgeführt wird.recognizes, however, that the approach is the same as with the two previous embodiments is performed.
Verschiedene Vorteile dieser Ausführungsform werden deutlich. Das Teilventil 1^0 läßt sich von Hand oder selbständig so einstellen, daß der Wasserstoff oder die Wasserstoff-Sauerstoff-Mischung ganz oder teilweise durch die Leitungen 142 und 144 abgeleitet werden. Wenn die Ausführungsform in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, kann durch Regulierung des Teilventiles 1^0 eine Drosselung erreicht werden und kann auch eine stöchiometrische Mischung von Wasserstoff und Sauerstoff der Kraftfahrzeugmaschine zur Verbrennung zugeführt werden,-so daß für die Verbrennung keine Außenluft nötig ist, die meist stickstoffhaltig ist. Die Möglichkeit, daß die Maschine Stickstoffoxyde emitiert, ist minimisiert oder beseitigt. Obwohl diese Ausführungsform weiter oben im Hinblick auf die Zufuhr einer Brennstoffmischung zu einem wirtschaftlichen Herstellungsprozeß beschrieben ist, kann auch einem der Erwärmung eines Gebäude dienenden Ofen ader einer Brennzelle, die Elektrizität für eine Wohnung oder ein anderes Gebäude erzeugt, zugeführt werden. Weiterhin kann der Leitung 142 Wasserstoff entnommen werden, der dann zwecks billiger und wirkungsvoller Erzeugung von Ammoniak mit Stickstoff reagiert, wobei das Ammoniak für irgendeinen der bekannten Verwendungszwecke, z.B. die Herstellung von Kunstdünger, verwendbar ist.Various advantages of this embodiment can be seen. That Partial valve 1 ^ 0 can be set manually or independently so that that the hydrogen or the hydrogen-oxygen mixture is whole or partially diverted through lines 142 and 144. When the embodiment is used in an automobile, throttling can be achieved by regulating the partial valve 1 ^ 0 and can also be a stoichiometric mixture of hydrogen and oxygen of the motor vehicle engine for combustion are supplied, so that no outside air is required for the combustion, which is usually nitrogen-containing. The possibility, that the machine emits nitrogen oxides is minimized or eliminated. Although this embodiment is described above in terms of on the supply of a fuel mixture to an economical manufacturing process, can also be one of heating A furnace used for a building or a fireplace insert that generates electricity for an apartment or another building will. Furthermore, hydrogen can be withdrawn from line 142 which then reacts with nitrogen for the cheaper and more efficient production of ammonia, the ammonia for some the known purposes, e.g. the production of artificial fertilizer, can be used.
Obwohl die Regenerierung des Reaktonsmittels unter Bezugnahme auf die Disproportionierung des Metalloxydes und die Entfernung des entwickelten Sauerstoffes mittels etwas Wasserstoff aus derAlthough the regeneration of the reactants is referred to on the disproportionation of the metal oxide and the removal of the evolved oxygen by means of a little hydrogen from the
6098 19/09686098 19/0968
Reaktionskammer beschrieben ist, ist das, was passiert, doch komplexer. Der Wasserstoff, der die Reaktionskammer betritt, in der die Regenerierung des Reaktionsmittels stattfindet, reduziert tatsächlich einen Teil des Metalloxydes zu Metall, in-dem er den Sauerstoff entzieht und diesen aus der Reaktionskammer bewegt, während gleichzeitig eine Disproportionierung stattfindet und der bei dieser Reaktion freigesetzte Sauerstoff aus der Reaktionskammer entfernt wird. Mnp0, disproportioniert bei Temperaturen über I.0800 C oder 1.976 P und die Wasserstoff-Erzeugungs-Reaktion erfolgt bei 1.077°C oder 1.970°P. Der Dampf, der in die Reaktionskammer gelangt, in der die Wasserstofferzeugung erfolgt, befindet sich auf einer Temperatur von 36I0 P und diese niedrige Temperatur hält das Mn2CU in der Reaktionskammer auf einer Temperatur, die gerade unter dem Disproportionierungs-Niveau liegt. Jedoch gelangt kein Dampf in die Reaktionskammer, in der die Reaktionsmittel-Regenerierung erfolgt, und die Reaktionstemperaturen, die durch die Wasserstofferzeugung in der anderen Reaktionskammer geschaffen werden, be.ben die Temperatur in der Reaktionskammer der Reaktionsmittel-Regenierungs-Phase auf das Disproportionierungs-Niveau. Der keramische Aufbau der p. Reaktionsrohre läßt Wärme frei zwischen den Reaktionskammern aus tauschen. Es erfolgt nun eine Betrachtung des Gewichtes des Reaktionsmittels, des Gewichtes des erzielten Produktes und der Arbeitstemperatur.Reaction chamber, what happens is more complex. The hydrogen entering the reaction chamber, in which the regeneration of the reactant takes place, actually reduces some of the metal oxide to metal by removing the oxygen and moving it out of the reaction chamber, while at the same time disproportionation takes place and that released in this reaction Oxygen is removed from the reaction chamber. Mn p is 0, disproportionated at temperatures above I.080 0 C or 1,976 P and the hydrogen generation reaction takes place at 1,077 ° C or 1,970 ° P. The steam entering the reaction chamber, in which the hydrogen generation takes place, is at a temperature of 36I 0 P and this low temperature keeps the Mn 2 CU in the reaction chamber at a temperature just below the disproportionation level. However, no steam gets into the reaction chamber in which the reactant regeneration takes place, and the reaction temperatures created by the hydrogen generation in the other reaction chamber, the temperature in the reaction chamber of the reactant regeneration phase to the disproportionation level . The ceramic structure of the p . Reaction tubes can exchange heat freely between the reaction chambers. The weight of the reactant, the weight of the product obtained and the working temperature are now considered.
6\s) + 11 H2°(S> 5Mn02(s) + Mn0(s) + 11 H2 6 \ s) + 11 H2 ° (S> 5M n 0 2 (s) + M n 0 (s) + 11 H 2
Λ H700° ; 0 11 (-65,9) 5 ((-126,4) -92,6 formΛ H 700 °; 0 11 (-65.9) 5 ((-126.4) -92.6 form
609819/0968609819/0968
254937Π254937Π
S700· : β (+ 8,2) 11 (+51,2) 5 (+15,9) + 17,2 1 x\HReakt : "72^,6 - (-625,9) = - 98,7 Kilo cal/mol-eqnS 700 ·: β (+ 8.2) 11 (+51.2) 5 (+15.9) + 17.2 1 x \ H React : "72 ^, 6 - (-625.9) = - 98 , 7 kilo cal / mol-eqn
,: + 508,54 - (612,4) - - 103,9 cal/mol-eqn χ Grad - 700 Grad χ (-103,9) = - 72,73 Kcal/mol-eqn = I&- T ^S,: + 508.54 - (612.4) - - 103.9 cal / mol-eqn χ degrees - 700 degrees χ (-103.9) = - 72.73 Kcal / mol-eqn = I & - T ^ S
- - 98,7 - (-72,73) "= - 25,97 Kcal/mol-eqn (exotherm)- - 98.7 - (-72.73) "= - 25.97 Kcal / mol-eqn (exothermic)
- - 25,97 Kcal/mol-eqn- - 25.97 Kcal / mol-eqn
Molekular- und Formelgewicht:Molecular and formula weight:
Formel: 6Mn + 11HPO > 5MrIO9 + MnO + 11HP Formula: 6Mn + 11H P O> 5MrIO 9 + MnO + 11H P
6(54,9t) 11(18,02) 5(86,93) (70,93) 11(2,016)6 (54.9t) 11 (18.02) 5 (86.93) (70.93) 11 (2.016)
J/ J/ IJ/ J'Y / J / IJ / J '
Gramm: 329,64 198,22 434,65 70,93 22,176Grams: 329.64 198.22 434.65 70.93 22.176
Geforderter Nettoausschuß pro Stunde bei voller Leistung Minimale BTURequired net scrap per hour at full capacity. Minimum BTU
j-Netto) 1.250.000 BTU/Stundej-net) 1,250,000 BTU / hour
Es ist festgestellt worden, daß die Selbstreduktion oder Dispropor tionierung nicht den gesamten mit dem Mangan verbundenen Sauerstoff austreibt, sondern nur 45,4545 % davon. Der verbleibende Sauerstoff muß entfernt werden, indem ein Prozentsatz (54,5455$) des erzeugten Wasserstoffes zurückgeführt wird in die Reaktionskammern, die gerade in der Reduzierungsphase arbeiten. Dieser sich bewegende Strom von Wasserstoff entfernt den abgesonderten Sauerstoff und bringt ihn zurück in den Dampfsammler, wie das weiter oben beschrieben ist. Da die minimale Nettoforderung 1.250.000 BTU pro Stunde ist, muß angenommen werden, daß diese Nettoforderung von 1.250.000 BTU 45,4545 % des gesamten Volumens ist, das die Einheit erzeugt, dami^54,5455 % der Wasserstoffaus-It has been found that self-reduction or disproportionation does not drive out all of the oxygen associated with the manganese, but only 45.4545 % of it. The remaining oxygen must be removed by returning a percentage ($ 54.5455) of the hydrogen produced to the reaction chambers which are currently operating in the reduction phase. This moving stream of hydrogen removes the secreted oxygen and brings it back into the vapor collector as described above. Since the minimum net demand is 1,250,000 BTU per hour, it must be assumed that this net demand of 1,250,000 BTU is 45.4545 % of the total volume that the unit produces, making 54.5455 % of the hydrogen output.
■ ■■ ■
beute intern als Reduktionsmittel^Gasstrom verwendbar sind.booty can be used internally as a reducing agent ^ gas flow.
603819/0968603819/0968
JL 36 2 549 3 711 JL 36 2 549 3 711
Daher beträgt die gesamte geforderte Ausbeute:Therefore the total required yield is:
1.250.000 = 2.750.002,75 BTU pro Stunde 1,250,000 = 2,750,002.75 BTU per hour
0.45, 45450.45, 4545
Eine Umwandlung der Gesamtausbejte in Gramm ergibt, da Wassersotffgas 3ΟΟ-318 BTU pro 0,02832 nr5 ist:A conversion of the total output in grams shows that water gas is 3ΟΟ-318 BTU per 0.02832 nr 5 :
2.750.002,75 BTU/std = 9.166,68 χ 0,02832 it? pro Stunde 300 BTU/0,02832 nP 2,750,002.75 BTU / hour = 9,166.68 χ 0.02832 it? per hour 300 BTU / 0.02832 nP
Da Wasserstoffgas EU 2,4iqpro 0,02832 nP wiegt, läßt sich 9.166,68 χ 0,02832 vor pro stunde durch Multiplizieren in Gramm umwandeln: 9.166,68 χ 2,41 = 22.091,69 Gramm pro StundeSince hydrogen gas EU 2.4iqpro weighs 0.02832 nP , 9,166.68 χ 0.02832 before per hour can be converted into grams by multiplying: 9,166.68 χ 2.41 = 22,091.69 grams per hour
Es gibt verschiedene Variable,die ergänzt werden können, um das Volumen der Gesamtausbeute zu kontrollieren, z.B. indem die Originalformel mit einem größeren Vielfachen multip liziert wird oder indem der Zyklus auf kürzere Zeitspannen beschleunigt wird oder indem der Dampfdruck gesteigert wird, indem dem Reaktionsmittel-Mangan eine größere Wassermenge in einer kürzeren Zeitspanne angeboten wird. Wenn eine Kombination dieser Verfahrensweisen angewendet wird und willkürlich der Multiplikator 32 gewählt wird, lassen sich die Reaktiaismittel-Massen bestimmen zu:There are several variables that can be added to the volume to control the overall yield, e.g. by multiplying the original formula by a larger multiple or by the cycle is accelerated to shorter periods of time or by increasing the vapor pressure by adding the reactant manganese a larger amount of water is offered in a shorter period of time. When a combination of these practices is used If the multiplier 32 is chosen arbitrarily, the reactant masses can be determined as follows:
6Mn + 11H2O —->5Mn02 + MnO + 11H2 6Mn + 11H 2 O -> 5MnO 2 + MnO + 11H 2
32 w i ]/ I I ■ J/ .. 32 w i] / II ■ J / ..
Gramm$ 1o.548,5 6.343,1 13.908,8 2.269,8 709,7Grams $ 10,548.5 6,343.1 13,908.8 2,269.8 709.7
453,59g 23,26 13,98 30,66 5,0,2 1,564453.59g 23.26 13.98 30.66 5.0.2 1.564
Da die Einheit in einer der beiden Reaktionskammern erzeugt, läßt sich die Länge eines Durchganges bzw. Zyklusses bestimmen:Since the unit generates in one of the two reaction chambers, the length of a passage or cycle can be determined:
--Ό9"' 6098 19/0 968--Ό9 "' 6098 19/0 968
254937(1254937 (1
22.091,69 (Gramni/Stunde) - 31,1282 Zyklus/stunde 22.091.69 (Gramni / hour) - 31.1282 cycle / hour
709,7 (Gramm/Zyklus)709.7 (grams / cycle)
Die Zahl der Zyklen läßt sich beschleunigen, was folgendes ergibt:The number of cycles can be accelerated, which results in the following:
= ^ ^ Gramm/Zyklen 45,0 (Zyklen/Stunde) ' = ^ ^ Grams / cycles 45.0 (cycles / hour) '
Und wenn es noch mehr beschleunigt wird:And if it is accelerated even more:
= 368,1948 Gramm/Zyklen 60,0 (Zyklen/S tunde)= 368.1 9 48 grams / cycles 60.0 (cycles / hour)
Es ist gezeigt, daß 31,1282 Zyklen pro Stunde, von denen jeder etwa
2 Minuten dauert, die Gesamtausbeute von 22.091,69 Gramm pro Stunde erzeugt. Es^olgt, daß sich, wie gezeigt, die Zykluszeitspanne
beschleunigen läßt, wobei jedoch die Dampfzufuhr gesteigert wird, indem der Dampfdruck (und die Dampfdichte) im Verhältnis gesteigert
wird, wodurch die Gesamt- und Nettoausbeute an Wasserstoff Hp gesteigert wird.
Z.B.: 45 Zyklen/Stunde χ 709,7 (Gramm H2/Zyklen)It is shown that 31.1282 cycles per hour, each lasting about 2 minutes, produces the total yield of 22,091.69 grams per hour. It follows that, as shown, the cycle time can be accelerated, but the steam input is increased by increasing the steam pressure (and density) proportionally, thereby increasing the total and net yields of hydrogen Hp.
For example: 45 cycles / hour χ 709.7 (grams H 2 / cycles)
= 31.936,5 Gramm/Stunde oder: 60 Zyklen/stunde χ 709,7 (Gramm Hp/Zyklus)= 31,936.5 grams / hour or: 60 cycles / hour χ 709.7 (grams Hp / cycle)
= 42,582,0 (Gramm/Stunde)= 42,582.0 (grams / hour)
Um dies durchzuführen, ist es nur wesentlich, daß die Zufuhr von Dampfmolekülen im direkten Verhältnis zur Abnahme der Reaktionszeit gesteigert wird.In order to do this, it is only essential that the supply of vapor molecules be increased in direct proportion to the decrease in the reaction time.
Diese Verfahrensweise zur Steigerung der Ausbeute hat selbstverständlich eine durch die Reaktionsgeschwindigkeiten und Temperaturen gesetzte Grenze. Der tatsächliche Verbrauch an Wasser beträgt maximal nur 45,454-5 % des Wassersyedas in Dampf umgewandelt ist. Physikalisch zirkulieren 54,5455 % des Volumens und des Gewichtes des Wassers kontinuierlich zurück, indem das Wasser inThis procedure for increasing the yield of course has a limit set by the reaction rates and temperatures. The actual consumption of water is only a maximum of 45.454 to 5% of the water is converted into steam y EDAS. Physically, 54.5455 % of the volume and weight of the water continuously circulate back by putting the water in
609819/0968 - * £609819/0968 - * £
88 -*- 254937t) 88 - * - 254937t)
Dampf, dieser in Viasserstoff und Sauerstoff und diese zurück in Dampf umgewandelt werden.Steam, this in hydrogen and oxygen and this back in Steam can be converted.
Wenn die Einheit bezüglich dieser Wassermenge ein geschlossenes System^ ist, dann entspricht der gesamte Verbrauch an Wasser nur dem Betrag, der nötig ist, um die Netto-1.250.000 BTU zu erzeugen, die ursprünglich gewünscht sind und die durch das Teilventel 130 abgezogen werden, und die einer Verbrennung oder einem anderen Verwendungszweck zugeführt werden.If the unit is a closed system with regard to this amount of water, then the total consumption of water only corresponds the amount necessary to produce the net 1,250,000 BTU, which are originally desired and which are provided by the partial valve 130 are withdrawn, and are fed to an incineration or other use.
Die Gesamturnwandlung von 6.343*1 Gramm Wasser ergibt gemäß der weiter oben angeführten Rechnung7.1O9*7 Gramm wasserstoff. Wenn die Einheit mit ma^cimaler Abgabeleistung läuft, hält sich der Wasserverbrauch bei 45,4545 % der Menge die konstant in Dampf umgewandelt ist. Daher sindD,454545 χ 6.343,1 Gramm/Zyklus umgewandelt = 2.883,2244 Gramm. Wenn die Einheit in einem auf 30 % reduzierten Maß betrieben wird, sind 6.343»1 Gramm/Zyklus umgewandelt χ 0,454545 = 2.883,2244 Gramm: dann: 0,30 χ 2,8832244 864,9673 Gramm H2 sind verbraucht.The total conversion of 6,343 * 1 gram of water results in 7.1O9 * 7 grams of hydrogen according to the calculation above. When the unit is running at maximum output, the water consumption is 45.4545 % of the amount that is constantly converted into steam. Hence, D, 454545 6,343.1 grams / cycle converted = 2,883.2244 grams. If the unit is operated at a 30 % reduced rate, 6,343 1 gram / cycle converted χ 0.454545 = 2,883.2244 grams: then : 0.30 χ 2.8832244 864.9673 grams of H 2 are consumed.
Der Aufbau des Teilventiles ist derart, daß ein Abzug von Wasserstoff gleichzeitig den gleichgewichtsmäßig entsprechenden Betrag an Sauerstoff abzieht. Hierdurch ist, falls erwünscht , Sauerstoff für die Verbrennung von Wasserstoff vorgesehen und werden der verbleibende wasser- und Sauerstoff in dem Dampfsammler geleitet, wo das Katalysatorgitter den Wasserstoff und Sauerstoff im Dampf für einen weiteren Zyklus umwandelt. Diese Wiederbildung von Wasser und die mit dieser Reaktion verbundene Wärmeentwicklung minimisie-The construction of the partial valve is such that a withdrawal of hydrogen at the same time withdraws the amount of oxygen corresponding to the equilibrium. This makes oxygen, if desired intended for the combustion of hydrogen and will be the remaining one water and oxygen passed into the steam collector where the catalyst grid converts the hydrogen and oxygen in the steam for another cycle. This re-creation of water and the heat development associated with this reaction is minimized.
6098 19/09686098 19/0968
ren die erforderliche Energie, die normalerweise für eine Umwandlung von Wasser in Dampf erforderlich ist.ren the energy required normally for a conversion of water in steam is required.
Es wurde gezeigt, daß der wiikiliche Verbrauch an wasser bei 2.88^,2244 Gramm pro Zyklus bei 31 Zyklen pro Stunde liegt, wobei der Dampfdruck 155 x 455*59 g/6,452 cm beträgt. Der Verbrauch beträgt also:It has been shown that the wiikiliche consumption of water 2.88 ^, 2244 grams per cycle at 31 cycles per hour, where the vapor pressure is 155 x 455 * 59 g / 6.452 cm. The consumption is so:
2.883,2244 χ 31 = 89.379,9564 Gramm/Stunde2,883.2244 χ 31 = 89,379.9564 grams / hour
- 197,0491 x 453,59 Gramm/Stunde -= 23f32 x 3,7853 Lite^Stunde- 197.0491 x 453.59 grams / hour - = 23 f 32 x 3.7853 lite ^ hour
Erforderliche Vorheis energie
1. Das RedutionsmittelRequired preliminary energy
1. The means of reduction
a) Die spezifische Wärme von Mn - 0,250a) The specific heat of Mn - 0.250
b) Es ist errechnet, daß wenigstens 10.548,5 Gramm Mangan für jede der beiden Reaktionskammern nötig sind; die Gesamtforderung beträgt dann: 10.548,5 χ 2 - 21.097,0 Gramm insgesamt.b) It is calculated that at least 10,548.5 grams of manganese are required for each of the two reaction chambers; the overall demand is then: 10,548.5 χ 2 - 21,097.0 grams in total.
c) Es ist nötig, die Temperatur des Mangans auf ungeläihr 500°C anzuheben, um einen geringen Temperaturabfall zuzulassen, der aufgrund der Kühlwirkung des Dampfes erfolgt, der ungefähr 183 C heiß ist, bevor die exotherme Reaktion beginnt, sich selbst aufrecht zu erhalten.c) It is necessary to keep the temperature of the manganese at about 500 ° C raise to allow a slight temperature drop, which occurs due to the cooling effect of the steam, which is approximately 183 C before the exothermic reaction begins, to sustain oneself.
d) Daher: 21.097,0 χ 0.250 x 500° C - 2.637-125,0d) Therefore: 21.097.0 χ 0.250 x 500 ° C - 2.637-125.0
= 2.637.125,0 cal - 2.637,13 kilo cal= 2,637,125.0 cal - 2,637.13 kilo cal
Umwandlung in JSBUt Conversion to JSBUt
2.637,13 χ 3,96832 = 10.464,96 BTU2,637.13 χ 3.96832 = 10,464.96 BTU
609819/0968609819/0968
SO ~ 254937Π SO ~ 254937Π
2. Die keramische Rohre2. The ceramic tubes
a) Die spezifische Wärme der AIpO^ der keramischen Rohre bei 500 C = 0,245a) The specific heat of the AIpO ^ of the ceramic tubes at 500 C. = 0.245
b) Es sind insgesamt 10.206 Gramm AIpO-^ auf 500 C aufzuheizen. Die erforderliche Wärme, ist dann:b) A total of 10,206 grams of AIpO- ^ are to be heated to 500 C. the required heat is then:
0,245 x 10.206 χ 500°C - 1.250,235 cal0.245 x 10.206 χ 500 ° C - 1.250.235 cal
= 1,250,24 kilocal Umwandlung in BTU:
1.250,24 χ 3,96832 - 4.961,33 BTU= 1,250.24 kilocal conversion to BTU:
1,250.24 χ 3.96832 - 4,961.33 BTU
Das WasserThe water
a) Es sind 1.193,7 BTU erforderlich, um 453,59 g Wasser bei einem Druck von 155,6 χ 453,59 g/6,452 cm2 und bei 361,4° F in Dampf umzuwandeln.a) It takes 1,193.7 BTUs to convert 453.59 g of water to steam at 155.6 χ 453.59 g / 6.452 cm 2 pressure and 361.4 ° F.
b) Werden 3.628,72 g Wasser zum Anlauf in Dampf umgewandelt, dann beträgt die benötigte Wärme:b) If 3,628.72 g of water are converted into steam for start-up, the heat required is:
8 x 1.193,7 ( > --9,549,6 BTU8 x 1,193.7 ( > --9,549.6 BTU
4. Umwandlung der Vorwärm-Energie von BTU in Kilowattstunden:
10.464,96 + 4.961.33 + 9.549,6 = 24.975,89 BTU und
24.975,89 BTU x 2.928 χ 10~^ Kilowattstd./BTU = 7,31 Kilowattstd.4. Conversion of the preheating energy from BTU to kilowatt hours:
10,464.96 + 4,961.33 + 9,549.6 = 24,975.89 BTU and
24,975.89 BTU x 2,928 χ 10 ~ ^ kilowatt hours / BTU = 7.31 kilowatt hours
Thermodynamik der kontinuierlichen BetriebsweiseThermodynamics of the continuous mode of operation
1. Wie weiter oben angegeben ist, gilt: -ΔG = 25,97 Daher ist ^S1G = 25,97 Kilocal/mol-eqn1. As stated above, the following applies: -ΔG = 25.97 Therefore, ^ S 1 G = 25.97 Kilocal / mol-eqn
2. Die hier in Betracht zu ziehenden Mole sind die Manganoxyde der Formel, nämlich MnOp und MnO und die Formel verlangt für Gleichgewicht insgesamt 6 Mol.2. The moles to be considered here are the oxides of manganese Formula, namely MnOp and MnO and the formula requires a total of 6 moles for equilibrium.
609819/0968609819/0968
3· Der Multiplikator war 32. Daher: }2 χ 6 = 192 Mol
4. Um die freie Energie (/JG) der Reaktion für einen Zyklus zu
berechnen, ist zu multiplizieren:
192,0 χ 25,97 (kcal) -- 4986,24 Kcal/Zyklus"3 · The multiplier was 32. Therefore:} 2 χ 6 = 192 mol 4. To calculate the free energy (/ JG) of the reaction for one cycle, multiply:
192.0 χ 25.97 (kcal) - 4986.24 Kcal / cycle "
5· Um-*Λ G für eine Stunde zu berechnen, ist zu multiplizieren:5 To calculate- * Λ G for one hour, multiply:
x 31 ^g5 = 154,577,44 Kcal/stundex 31 ^ g 5 = 154,577.44 Kcal / hour
Umwandlung in BTU:Conversion to BTU:
154.573*44 χ 3,96832 - 613.396,87 BTU/Stunde154,573 * 44 χ 3.96832 - 613,396.87 BTU / hour
6. Wärmeverlust durch Wärmeabstrahlung vom Körper der Einheit Das Einheit-Gehäuse 112 besitzt eine Oberfläche von 26.477,3265 cm und die Isolierung besitzt einen K-Faktor von 1,25.6. Heat loss due to radiation from the body of the unit The unit housing 112 has a surface area of 26,477.3265 cm and the insulation has a K-factor of 1.25.
Wenn man im Kern eine Arbeitstemperatur von 430-450 C und eine
Außentemperatur von 85° P annimmt und eine Isolierungsdicke von 12,7 cm (zwei Materialien) annimmt, dann ergibt sich die
Wärmeströmung durch die Isolierung nominell zu 125 BTU/Std. 929,029 cm2.
125 x 26.477,3265 cm2 = 3.562,5 BTU/StundeIf one assumes a working temperature of 430-450 C and an outside temperature of 85 ° P and an insulation thickness of 12.7 cm (two materials), then the heat flow through the insulation is nominally 125 BTU / hour. 929.029 cm 2 .
125 x 26,477.3265 cm 2 = 3,562.5 BTU / hour
7. Bei kontinuierlicher Betriebsweise zur Umwandlung von wärme in Dampf pro Stunde erforderliche Energie (Wärme) Es müssen 433,28 χ 453,59 g Wasser bei kontinuierlicher Betriebsweise pro Stunde umgewandelt werden. Da 1.193,7 BTU erforderlich sind, um 453,59 g Wasser zu Dampf zu verdampfen, beträgt die pro Stunde erforderliche Energie: 1.193,7 x 433,38 = 517.325,71 BTU7. In continuous operation for converting heat Energy (heat) required in steam per hour 433.28 χ 453.59 g of water must be used for continuous operation converted per hour. Since it takes 1,193.7 BTUs to evaporate 453.59 g of water into steam, the energy required per hour is: 1,193.7 x 433.38 = 517,325.71 BTU
60981 9/096860981 9/0968
254937Π254937Π
8. Gesamtenergiegleichgewicht für eine Stunde8. Total energy balance for one hour
a) Eingegebene Energie BTUa) Entered energy BTU
1) gesamte Vorwärme -= 24.975*891) total preheating - = 24,975 * 89
2) Gesamterfordernis um
43^,38 χ 453*59 δ in Dampf2) overall requirement to
43 ^, 38 χ 453 * 59 δ in steam
umzuwandeln - 517.425,71convert - 517,425.71
gesamte eingegebene Energie 542.301,6total entered energy 542,301.6
b) Abgabe Js G in BTU 613.396,87b) Submission of Js G in BTU 613,396.87
c) 613.396,87 - 542.301,6
(Abgabe) (Eingabe)c) 613,396.87 - 542,301.6
(Submission) (input)
J^G (netto) = 71.095,27 BTU/StundeJ ^ G (net) = 71,095.27 BTU / hour
Die gesamte Wärme, die zur Erzeugung von Dampf beim Siedepunkt und mit einem gegebenen Druck erforderlich ist, ist die Summe der latenten Verdampfungswärme des Dampfes und der Wärme, die bei derselben Temperatur in dem Wasser enthalten ist, aus dem der Dampf gebildet wird. Die Gesamtwärme des Dampfes steigt langsam an. Jedoch vermindert sich die latente Wärme nahezu proportional dem Anstieg des Siedepunktes.The total heat required to produce steam at boiling point and at a given pressure is the sum of the latent heat of vaporization of the vapor and the heat generated by the same Temperature contained in the water from which the steam is formed. The total heat of the steam increases slowly. However, the latent heat decreases almost in proportion to this Increase in boiling point.
Der von einem gegebenen Gewicht von Dampf eingenommene Raum vermindert sich ungefähr proportional mit dem Druckanstieg. In dieser Hinsicht bildet Dampf ein ideales Gas ohne Temperaturänderung gemäß dem Boyle'sehen Gesetz. Diese physikalischen Charakteristika erklären das spontane Kochen von Wasser, über dem die Luft abgesaugt wird. Diese Wirkung läßt sich mit heißem Wasser bei jeder Temperatur und jedem Druck duplizieren. Z.B. beträgt der Siedepunkt von Wasser unter einem Druck von 100 χ 453,59 g 327,6° PThe space occupied by a given weight of steam decreases roughly proportional to the increase in pressure. In this regard, steam forms an ideal gas with no temperature change according to Boyle's law. These physical characteristics explain the spontaneous boiling of water, above which the air is sucked out will. This effect can be achieved with hot water for everyone Duplicate temperature and each pressure. E.g. the boiling point is of water under a pressure of 100 453.59 g 327.6 ° P
und die Siedepunkt von Wasser unter einem Druck von 155,6 χand the boiling point of water under a pressure of 155.6 χ
6U98 1 9/09686U98 1 9/0968
254937η254937η
453.»59 ε 361,4° ρ. Wenn in einem Dampferzeuger der Druck von 155,6 χ 453,59 g auf 100 χ 453,59 g durch Abzug von Dampf vermindert wird, dann kocht das Wasser spontan und absorbiert seine eigene Wärme, in-dem es kocht, bis es eine Temperatur von 327,6°P erreicht hat, was der Siedepunkt von Wasser bei einem Druck von 100 χ 453,59 g ist.453. »59 ε 361.4 ° ρ. If the pressure in a steam generator is reduced from 155.6 χ 453.59 g to 100 χ 453.59 g by venting steam, then the water boils spontaneously and absorbs its own heat by boiling until it reaches a temperature of 327.6 ° P, which is the boiling point of water at a pressure of 100 χ 453.59 g.
Aufgrund dieser Eigenschaft, Dampf aufgrund einer Verminderung von Druck zu erzeugen, bilden Dampfsammler einen Vorrat an Dampf, der abgezogen werden kann, um eine temporäre Überlastungsperiode durchzuhalten. Mit anderen Worten: Der Dampfsammler erzeugt Dampf schneller als ihn Wärme gewöhnlich erzeugen kann, wobei die Wärmedifferenz aus der im Wasser selbst gespeicherten Wärme zugeführt wird. Selbstverständlich ist diese Reserve begrenzt und muß erneuert werden, um in Kraft zu bleiben.Due to this property of generating steam as a result of a reduction in pressure, steam collectors form a reservoir of steam, which can be withdrawn to sustain a temporary overload period. In other words, the steam collector generates steam faster than heat can usually generate, whereby the heat difference is supplied from the heat stored in the water itself will. It goes without saying that this reserve is limited and needs to be renewed in order to remain in force.
Es ist weiter oben erwähnt, daß die Rückbildung von Wasserstoff und Sauerstoff in Dampf die Wärme entwickelt, die bekanntlich mit der Rückbildungs-Reaktion verbunden ist. Tatsächlich wird bei der Bildung von Dampf die gleiche wärmemenge entwickelt,,die zur Erzeugung des Dampfes erforderlich war. Da man konstant Dampf durch die Einheit zurückkreisen läßt, in der die Reaktion der Entfernung von Wasserstoff und Rückbildung von Dampf H2O im Gleichgewicht sind und da 54,5455 % des reagierten Dampfes konstant als Dampf zurückgebildet werden, werden die Energieforderungen für die Umwandlung von Dampf dazu verwendet, solchen Dampf zu erzeugen, der von den 45,4545 # an Produktausbeute verbraucht wird, die aus dem Zyklus herausgeleitet und in Arbeit umgesetzt werden kann.It is noted above that the regeneration of hydrogen and oxygen in vapor evolves the heat which is known to be associated with the regeneration reaction. In fact, the formation of steam evolves the same amount of heat that was required to generate the steam. Since steam is constantly circulated back through the unit in which the reaction of removal of hydrogen and regeneration of steam H 2 O are in equilibrium and since 54.5455 % of the reacted steam is constantly regenerated as steam, the energy requirements for the conversion of Steam is used to generate such steam that is consumed by the 45.4545 # of product yield that can be diverted out of the cycle and converted into work.
609819/09 6 8609819/09 6 8
4T 4 T
2549^702549 ^ 70
Fig.11 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Verteilung der Produktausbeute zwischen dem erforderlichen Mifl&imum und den zurückzirkulierenden 54,5455 % von Wasserstoff. Wie weiter oben festgestellt ist, rekonstituiert sich das Mangan allein durch Hitze minimal bis zu 45*4545 %· Der Überrest von Sauerstoff wird durch den Überschuß an Wasserstoff abgezogen, der hierzu durch die Reaktionskammer geleitet wird.Fig. 11 shows a further possibility for distributing the product yield between the required Mifl & imum and the back-circulating 54.5455 % of hydrogen. As stated above, the manganese is reconstituted by heat alone up to a minimum of 45 * 4545 %. The remainder of oxygen is drawn off by the excess of hydrogen which is passed through the reaction chamber for this purpose.
Der wärmereduzierte und der wasserstoffreduzierte Sauerstoff verläßt die Reaktionskammer in den angegebenen Verhältnissen und betritt, in einem sich heftig bewegenden, vermischten, jedoch separierten Zustand, das Teilventil 1^0, wobei 45*4545 % dieser Mischung von Wasserstoff und Sauerstoff zu der nach außen führenden Leitung 144 und 54 .54?i> % des vermischten Gases zurück zu dem Dampfsammler geleitet werden, um über die Leitung 1^8 wieder zu Dampf zu werden.The heat-reduced and the hydrogen-reduced oxygen leaves the reaction chamber in the specified proportions and enters, in a violently moving, mixed, but separated state, the partial valve 1 ^ 0, whereby 45 * 4545 % of this mixture of hydrogen and oxygen to the one leading to the outside Line 144 and 54.54? I> % of the mixed gas can be passed back to the steam collector to become steam again via line 1 ^ 8.
Die Entzündungstemperatur von Viasserstoff in Sauerstoff oder Luft liegt unter Atmosphärendruck bei 58o-59O°C oderi.071-1.O94°P. Die Entzündungstemperatur von Wasserstoff ist unter einer gegebenen Gruppe von Bedingungen ziemlich genau bestimmt und der angegebene Bereich ergibt sich daraus, daß der Wasserstoff mit dem Sauerstoff oder der Luft nicht gut genug gemischt ist. Der Entzündungspunkt von Wasserstoff sinkt mit steigendem Druck. Diese Zusammenpressung steigert die Temperatur, die selbstverständlich das Gas näher an die Entzündungstemperatur bringt.The ignition temperature of hydrogen in oxygen or air below atmospheric pressure is 58o-59O ° C or i.071-1.094 ° P. The ignition temperature of hydrogen is fairly precisely determined under a given set of conditions and is the one stated Range results from the fact that the hydrogen is not mixed well enough with the oxygen or the air. The point of inflammation of hydrogen decreases with increasing pressure. This compression increases the temperature, which of course brings the gas closer to the ignition temperature.
Bei der Ausführungsform gemäß Pig.11 ist ein selbsttätiges Aus-In the embodiment according to Pig. 11 an automatic release
6 U 9 8 1 9 / 0 9 6 86 U 9 8 1 9/0 9 6 8
'^-3 S 2Β4937Π '^ -3 S 2Β4937Π
laßventil 158 vorgesehen, das sowohl auf wärme als auch auf Druck anspricht und ständig die vermischte Menge durch ein Platin-Gitter ausläßt, das nichts anderen zuläßt, als daß sich in der offenen Luft Dampf bildet.Let valve 158 provided, both on heat and on Pressure responds and constantly lets the mixed amount out through a platinum grid that allows nothing but that in the open air forms steam.
Die Explosionsgrenzen oder die Grenzen der Entflammbarkeit lassen sich durch die begrenzende Zusammensetzung einer brennbaren Gas- und Sauerstoff- oder Luftmischung definieren, unterhalb derer die Mischung sich nicht entzündet oder nicht weiterbrennt. Mit anderen Worten: Eine Gas-Sauerstoffmischung außerhalb dieser Grenzen kann Wärme nicht in einem ausreichenden Umfang erzeugen, um die Verbrennung zu einer unter den Bedingungen des Versuches sich selbst vorantreibendem/Die untere Grenze der Entflammbarkeit stellt den kleinsten Anteil an Gas dar, der*wenn er mit Sauerstoff oder Luft gemischt ist, brennt, ohne daß ständig von einer äußeren Quelle her Wärme zugeführt werden muß. Oberhalb der oberen Grenze wirkt der große Anteil an vorhandenem brennbaren Gas wie ein Verdünnungsmittel, so daß die Verbrennung sich wiederum nicht selbst vorantreiben kann.Leave the explosion limits or the limits of flammability define themselves by the limiting composition of a combustible gas and oxygen or air mixture, below which the mixture does not ignite or does not continue to burn. In other words: a gas-oxygen mixture outside of this Limits cannot generate heat to a sufficient extent to cause combustion to occur under the conditions of the Try self-propelling / The lower limit of flammability represents the smallest proportion of gas that * when mixed with oxygen or air burns without constant heat must be supplied from an external source. Above the upper limit, the large proportion of what is present acts combustible gas as a diluent so that the combustion cannot, in turn, advance itself.
Bei der gewöhnlichen Verbrennung eines Gases liegt die Temperatur nicht der ganzen Gas-Sauerstoff-Mischung am Entzündungspunkt. Die Verbrennung beginnt mit von außen zugeführter Wärme an einem einzigen Punkt und die durch diese Verbrennung entwickelte Hitze dient dazu, den Rest der Mischung auf Entzündungstemperatur zu bringea. Damit dies stattfindet, ist es nötig, daß die Verhältnisse von Gas und Sauerstoff in der Mischung innerhalb der Grenzen äer Entflammbarkeit liegen, da sonst keine Verbrennung statt-, findet.In the ordinary combustion of a gas, the temperature lies not the whole gas-oxygen mixture at the ignition point. Combustion begins with externally supplied heat at a single point and the heat generated by this combustion serves to bring the rest of the mixture to the ignition temperaturea. In order for this to take place it is necessary that the circumstances of gas and oxygen in the mixture are within the limits of flammability, otherwise no combustion takes place, finds.
6U98 19/09686U98 19/0968
-W- 36-W- 36
Die Bereiche der Entflammbarkeitsgrenzen von Wasserstoff in Sauerstoff und Luft bei atmosphärischer Temperatur und Druck sind:The ranges of flammability limits of hydrogen in oxygen and air at atmospheric temperature and pressure are:
: : Grenzen als Prozent durch Volumen: Grenzen als Prozent : : in Sauerstoff : durch Volumen in Luft:: Limits as percent by volume: Limits as percent:: in oxygen: by volume in air
: Gas : Prozent : Prozent : Prozent : Prozent : : untere Grenz- : obere Grenz- : unt.Grenz:>ob .Grenz- : : Mischung : Mischung :Mischung : Mischung: Gas: Percent: Percent: Percent: Percent:: lower limit: upper limit: lower limit:> upper limit- :: Mixture: Mixture: Mixture: Mixture
4,654.65
95,995.9
6,26.2
71,471.4
Über Atmosphärendruek gesteigerter Druck verringert die oberen und unteren Grenzen der Entflammbarkeit von Wasserstoff. Daher ist bei hohem Druck mehr Wasserstoff nötig, um eine Mischung niedrigerer Grenze zu bilden, umd ist mehr Sauerstoff oder Luft nötig, um eine Mischung oberer Grenze zu bilden. Weiter oben ist die Arbeitstemperatur, die für dieses Beispiel angegeben ist, als 427 C (700cK) gegeben. Diese Arbeitstemperatur liegt 153° Centigrad (307° F) unterhalb der Entzündungstemperatur von Wasserstoff in Sauerstoff oder Luft.Pressure increased above atmospheric pressure lowers the upper and lower limits of the flammability of hydrogen. Therefore, at high pressure, more hydrogen is required to form a lower limit mixture, and more oxygen or air is required to form an upper limit mixture. Above, the working temperature given for this example is given as 427 C (700 c K). This working temperature is 153 ° centigrade (307 ° F) below the ignition temperature of hydrogen in oxygen or air.
Die Einheit kann in zwei verschiedenen Weisen betrieben werden: Bei der ersten, in Fig.9 und 10 gezeigten Weise, liefert die Einheit als Produkt reinen Wasserstoff über die Leitung 142 mitThe unit can be operated in two different ways: In the first manner, shown in FIGS. 9 and 10, the unit also supplies pure hydrogen as a product via line 142
6 U 9 8 1 9/09686 U 9 8 1 9/0968
77--77--
3? 3βθ3? 3βθ
einer Einmischung von weniger als 1 % Sauerstoff. Dieser Wasserstoff ist bei jeder Temperatur sicher, da er ohne einen Anteil von wenigstens 6,1 % Sauerstoff oder 28,6 % Luft nicht entflammbar ist.an interference of less than 1 % oxygen. This hydrogen is safe at any temperature because it is non-flammable without at least 6.1% oxygen or 28.6 % air.
Bei der zweiten, in Pig.11 gezeigten Betriebsweise erzeugt die Einheit eine Mischung bzw. ein zusammengemischtes Gemisch von Wasserstoff und Sauerstoff. Bei der alternativen, in Pig.11 schematisch gezeigten Ausführungsform erzeugt eine Reaktionskammer 16O 710 g Wasserstoff aus 6.343 g Dampf, der über die Dampfleitung 26 zutritt. Der Wasserstoff tritt übar eine Leitung 162 aus und gelangt zu einem Abschnitt A eines Teilventiles 164, wo 387 g Wasserstoff durch eine Leitung 166 in eine Reaktionskammer I68 abgezweigt werden, wo Reaktionsmittel regeneriert wird. Der Rest des Wasserstoffes geht von dem Teilventil 164 zu einer Leitung I70. In der Zwischenzeit setzen die 387 g Wasserstoff 3.073 g Sauerstoff in der Reaktionskammer I68 frei und zusätzliche 2.560 g Sauerstoff werden durch Disproportionierung freigesetzt. Die Wasserstoff-Sauerstoff -Mischung verläßt die Reaktionskammer 168 über eine Leitung 17 2 eines Abschnittes B des Teilventiles 164. 3.284 g der Wasserstoff-Sauerstoff-Mischung gelangen über eine Leitung 174 zurück zürn Dampfsammler 20, wo sie mittels des Katalysators 140 zu Wasser zurück- umgewandelt werden. Die verbleibenden 2.736 g der Wasserstoff-Sauerstoff-Mischung gehen durch e^ne Leitung 176 und das Sicherheitsventil I58 zu einem Teilungs-T 178, wo sie sich mit dem Wasserstoff in der Leitung 170 vermischen, um dann abgezogen zu werden, um zu einer Arbeit ausgenutzt zu werden.In the second operating mode shown in Pig. 11, the Unit a mixture or a mixed mixture of hydrogen and oxygen. In the alternative, schematically in Pig. 11 In the embodiment shown, a reaction chamber 16O generates 710 g of hydrogen from 6,343 g of steam, which is via the steam line 26 access. The hydrogen exits a line 162 and reaches a section A of a partial valve 164, where 387 g Hydrogen through line 166 into reaction chamber I68 be branched off where the reactant is regenerated. The remainder of the hydrogen goes from the partial valve 164 to a line I70. In the meantime, the 387 g of hydrogen set 3,073 g of oxygen in the reaction chamber I68 free and an additional 2,560 g of oxygen are released through disproportionation. The hydrogen-oxygen -Mixture leaves the reaction chamber 168 via a line 17 2 of a section B of the partial valve 164. 3.284 g of the hydrogen-oxygen mixture pass through a line 174 back to the steam collector 20, where they are converted back to water by means of the catalytic converter 140. The remaining 2,736 g the hydrogen-oxygen mixture go through a line 176 and the safety valve I58 to a division T 178 where they mix with the hydrogen in line 170 to then to be withdrawn to be used for a job.
1-609819/0968 — cfg -*1-609819 / 0968 - c fg - *
atfatf
Obwohl der Dampfsammler bei ungefähr 155 x 453,59 g Druck arbeitet, wird für die Gase V/asserstoff und Sauerstoff atmosphärischer Druck aufrecht erhalten. Es ist möglich, die Gase, wenn sie die Reaktionskammern verlassen, zu katalysieren, so daß statt Wasserstoff und Sauerstoff Wasser durch die Leitungen fließt, wenn esAlthough the steam collector operates at approximately 155 x 453.59 g pressure, atmospheric pressure is maintained for the gases hydrogen and oxygen. It is possible to use the gases if they are the Reaction chambers leave to catalyze, so that instead of hydrogen and oxygen, water flows through the pipes when there is
erwünscht ist, die Gase bei 155 psi (psi = 453,59 g/6,452 cm ) zu verarbeiten, um die Dampfdrücke für die Gasdrücke verträglich zu machen und umgekehrt.it is desirable to process the gases at 155 psi (psi = 453.59 g / 6.452 cm) in order to make the vapor pressures compatible with the gas pressures to do and vice versa.
Bei den Rechnungen zur Bestimmung der für die Vorerhitzung erforderlichen Wärme, war eine Menge von 21,097 g Mangan-Reaktionsmittel unterstellt. Dies basiert auf einer beispielhaften Gestaltung, bei der der äußere Zylinder 88 einen innendurchmesser von 15,24 cm und eine Arbeitslänge von 81,28cm hat und der innere Zylinder einen Außendurchmesser von 11,43 cm, einen Innendurchmesser von 10,16 und eine Arbeitslänge von 81,28 cm hat. Unter Verwendung derIn the calculations to determine the amount required for preheating Heat, an amount of 21.097 g of the manganese reactant was assumed. This is based on an exemplary design, in which the outer cylinder 88 has an inner diameter of 15.24 cm and a working length of 81.28 cm and the inner cylinder has an outside diameter of 11.43 cm, an inside diameter of 10.16 cm, and a working length of 81.28 cm. Using the
Gleichung für das Volumen des Zylinders,T" r l, wobei R der Radius und L die Länge ist, ergibt sich das Volumen des Inneren des äus-Equation for the volume of the cylinder, T "r l, where R is the radius and L is the length, the volume of the interior of the exterior
-z-z
seren Zylinders zu 905 x 16,387 cm , des Äußeren des inneren Zylinders 90 zu 509 x 16,387 cm und des Inneren des inneren Zylinders 90 zu 402 χ 16,387 cm . Wenn man das Außenvolumen des inneren Zylinders 90 vom gesamten Innenvolumen des äußeren Zylinders 88 abzieht, dann ergibt sich das Volumen der ringförmigen Reaktionskammer 116 zu 396 χ 16,387 cm. Die Volumina der äußeren Reaktionskammer II6 und der inaeren Reaktionskammer sind also etwa gleich ( 396 χ 16,387 cm-5 bzw. 402 χ 16,387 cm^). Die wahllosen Schnitzel von Mangan haben eine TMa.ssendichte von etwa 248 x 453,59 g pro 0,02832 nP. The outer cylinder is 905 x 16.387 cm, the outside of the inner cylinder 90 is 509 x 16.387 cm, and the inside of the inner cylinder 90 is 402 χ 16.387 cm. If the outer volume of the inner cylinder 90 is subtracted from the total inner volume of the outer cylinder 88, then the volume of the annular reaction chamber 116 is 396 × 16.387 cm. The volumes of the outer reaction chamber II6 and the inner reaction chamber are therefore approximately the same (396 16.387 cm- 5 and 402 χ 16.387 cm ^). The random manganese schnitzel has a T density of about 248 x 453.59 g per 0.02832 nP.
6098 19/09686098 19/0968
f · V ■""· f · V ■ "" ·
Zwecks eines besseren Verständnisses des Teilventiles 1^0 wird auf Fig.12 bis 15 verwiesen. Das Teilventil 130 umfaßt einen Körper 178, ein Drahteil 18O, ein Auslaßglied 182, eine obere Endplatte 184 und eine untere Endplatte 186. Gemäß Fig.1^ ist das Teilventil 1^0 von zwei zusammengehaltenen Ventilen gebildet, wobei obere und untere Abschnitte vorhanden sind. Zwecks leichterer Beschreibung des Ventiles wird nur einer dieser Abschnitte im einzelnen beschrieben, wobei der andere Abschnitt identisch ist. Eine Gaseinlaßöffnung 188 geht in ein Einlaßende 190 eines Durchganges 192 im Drehteil I80 über. Das Gas verläßt dann ein Auslaßende 194 des Durchganges 192 und fließt gemäß Fig.12 durch einen Durchgang I96 zu einer Auslaßöffnung I98 in dem Auslaßglied 182. Wenn das Drshteil voll in seine zweite Stellung gedreht wird, fällt das Auslaßende 192J- des Durchganges I92 mit einem Durchgang 200 zusammen und das Gas verläßt das Teilventil durch eine Auslaßöffnung 202 im Auslaßglied 182. Das Teilventil ist kontinuierlich verstellbar, so daß bei jeder Zwischenstellung zwischen den eben erörterten Extremen der Gasstrom geteilt wird und in proportionalen Anteilen durch die Durchgänge I96 und 200 sowie die Auslaßöffnungen I98 bzw. 202 fließt.For a better understanding of the partial valve 1 ^ 0, reference is made to FIGS. 12 to 15. The partial valve 130 comprises a body 178, a wire member 180, an outlet member 182, an upper end plate 184 and a lower end plate 186. As shown in Fig. 1 ^ the partial valve 1 ^ 0 is formed by two valves held together, with upper and lower sections being provided . In order to facilitate the description of the valve, only one of these sections will be described in detail, the other section being identical. A gas inlet opening 188 merges into an inlet end 190 of a passage 192 in the rotating part I80. The gas then exits an outlet 194 of the passage 192 and flows according to Figure 12 through a passage to an outlet opening I96 I98 in the outlet member 182. When the Drshteil is fully rotated into its second position, the outlet end 19 drops 2 J- the passage I92 with a passage 200 together and the gas leaves the sub-valve through an outlet opening 202 in outlet member 182. The sub-valve is continuously adjustable so that at any intermediate position between the extremes just discussed, the gas flow is divided and in proportional proportions through passages I96 and 200 as well the outlet ports 198 and 202 flows.
Gemäß Fig. 14 und 15 besitzt der Drehteil I80 einen Körper 204 und einen Schaft 206. Der Körper 204 besitzt ein Paar von miteinander identischen Durchgängen 192. Das Einlaßende I90 des Durchganges 192 ist größer als das Auslaßende 194, so daß der Gasstrom in den Durchgang I92 des Drehteiles I80 nicht unterbrochen wird, wenn der Drehteil von einer Stellung in eine andere bewegt wird.14 and 15, the rotating part I80 has a body 204 and a shaft 206. The body 204 has a pair of identical passages 192. The inlet end 190 of the Passage 192 is larger than outlet end 194 so that the Gas flow in the passage I92 of the rotating part I80 is not interrupted when the rotating part is moved from one position to another.
609819/0 9 68 —■/€€- 609819/0 9 68 - ■ / €€ -
Aufbau und Wirkungsweise des Steuerventiles 1O6 ergeben sich gut aus Pig.16 bis 19· Gemäß Fig.i6 besitzt das Steuerventil ein Körperglied 2θ8, ein längliches Ventilelement 210, das in einemThe structure and mode of operation of the control valve 1O6 result well from Pig. 16 to 19 · According to Fig.i6, the control valve has a Body member 2θ8, an elongated valve element 210, which is in a
Zylinder 212 hin- und herbeweglich ist, eine obere Abdeckplatte 214 und eine untere Abdeckplatte 216 und eine Seitenplatte 218. Das Steuerventil 1θ6 ist aus jedem geeigneten Material herstellbar, wobei jedoch in Hinblick auf die in der Gesamt-Vorrichtung herrschenden Temperaturbedingungen rostfreier Stahl JO^ bevorzugt ist.Cylinder 212 is reciprocable, an upper cover plate 214 and a lower cover plate 216 and a side plate 218. The control valve 1θ6 can be made of any suitable material, however, in terms of the overall device prevailing temperature conditions stainless steel JO ^ preferred is.
Das Körperglied 2o8 umfaßt einen eingearbeiteten oder gegossenen länglichen Zylinder 212 mit einem Durchmesser, der geeignet ist, das Ventilelement mit minimalem Spiel aufzunehmen- Das Körperglied 208 weist auch eine Vielzahl von Einlaßöffnungen 220 und vorderen sowie hinteren Auslaßöffnungen 222, 224 auf. Die Bezeichnungen "vordere" und "hintere" sind nur der Bequemlichkeit halber verwendet und sollen nichts über die Lage oder die Anordnung des Steuerventiles 206 besagen. Das Steuerventil 1θ6 ist in einer vertikalen Stellung gezeigt, läßt sich aber auch in horizontaler oder in jeder anderen Stellung anordnen. Die Einlaßöffnung 220 und die Auslaßöffnungen 222 und 224 sind durch das Körperglied 208 gebohrt und stehen so mit dem Zylinder 212 in Verbindung. Ein innerer Einlaßkanal 226 steht mit der Einlaßöffnung 220 über eine Kanaleinrichtung 228 an einem Ende in Verbindung und mit der hinteren Seite des Zylinders 212 über eine Kanaleinrichtung 2^0 am anderen Ende in Verbindung. Die beiden Abdeckplatten 214, 216 und die Seitenplatte 218 sind an dem Körperglied 208 mit geeigneten Befestigungsmitteln 2^2, z.B. BoI-The body member 2o8 comprises a machined or cast elongated cylinder 212 having a diameter suitable for to accommodate the valve element with minimal play - the limb 208 also has a plurality of inlet ports 220 and front and rear outlet ports 222,224. The names "anterior" and "posterior" are used for convenience only and are not intended to have anything to do with location or arrangement of the control valve 206 say. The control valve 1θ6 is shown in a vertical position, but can also be in a horizontal position or arrange in any other position. Inlet port 220 and outlet ports 222 and 224 are through the Body member 208 bored and are so with the cylinder 212 in connection. An inner inlet port 226 communicates with the inlet port 220 communicates via duct means 228 at one end and to the rear of cylinder 212 via a Channel facility 2 ^ 0 in connection at the other end. The two Cover panels 214, 216 and side panel 218 are attached to body member 208 by suitable fasteners such as BoI-
6098 19/096 86098 19/096 8
? B 4 9 3 7 η? B 4 9 3 7 η
zen, befestigt.zen, attached.
Das Ventilelement 210 ist ein langgestrecktes zylindrisches Glied mit einer Vielzahl von peripheren Schlitzteilen 2J>k und 2j6, die an entgegengesetzten Seiten versetzt zueinander angeordnet sind und in Längsrichtung auf Abstand voneinander angeordnet sind,iso daß sie mit der Vielzahl von Einlaß- und Auslaßöffnungen korrespondieren. Das Ventilelement 210 ist in dem Zylinder 212 hin- und herbewegbar angeordnet und ist, wie in der Zeichnung gezeigt, normalerweise federndnach oben gedrückt, wozu eine geeignete Federeinrichtung 238, z.B. eine Feder dient. Die Hin- und Herbewegungymit einem üblichen äußeren Steuerungsmittel 24θ bewirkt, z.B. mit einem Solenoid, wie es in Fig.17 schematisch angedeutet ist.The valve element 210 is an elongated cylindrical member having a plurality of peripheral slot portions 2J> k and 2j6 which are offset from one another on opposite sides and are longitudinally spaced so that they correspond to the plurality of inlet and outlet ports. The valve element 210 is arranged to be movable to and fro in the cylinder 212 and, as shown in the drawing, is normally resiliently urged upwards, for which purpose a suitable spring device 238, for example a spring, is used. The to-and-fro movement is effected with a conventional external control means 24θ, for example with a solenoid, as is indicated schematically in FIG.
Die vollständige Arbeitsweise des Steuerventiles wird an Hand von Fig.16 bis I9 aber auch von Fig.9 und 10 deutlich. Nachfolgend wird einer der Abschnitte A bis D des Steuerventiles gemäß Fig.9 und 10 beschrieben. Gemäß Fig.17 befindet sich das Ventiielement 210 in der normalerweise bevorzugten Stellung, so daß das Schlitzteil 236 sich in einer Stellung befindet, in der es mit der Einlaßöffnung 220 und der Auslaßöffnung 222 zusammenwirkt. Gemäß Fig.i8 fließt also ein Fluidum, das in das Ventil durch die Einlaßöffnung 220 gelangt, in das Schlitzteil 236 und dann zur Auslaßöffnung 222. Dies entspricht der in Fig.9 gezeigten Stellung des Steuerventiles.The complete mode of operation of the control valve is clear from FIGS. 16 to 19 but also from FIGS. 9 and 10. Below one of the sections A to D of the control valve according to FIGS. 9 and 10 is described. According to Fig.17 this is Valve member 210 in the normally preferred position so that the slot member 236 is in a position in which it cooperates with the inlet port 220 and the outlet port 222. According to FIG. 18, a fluid which enters the valve through the inlet opening 220 flows into the slot part 236 and then to the outlet port 222. This corresponds to that in Fig.9 position of the control valve shown.
Wenn das Ventilelement 210 sich in seiner zweiten Stellung be-When the valve element 210 is in its second position
609819/0968609819/0968
1OI -+*- 2 549 3 7Π 1OI - + * - 2 549 3 7Π
findet, also in der niedergedrüokten Stellung gemäß Pig.i6 und 19, dann ist das Schlitzteil 2^4 mit der Kanaleinrichtung 2J5O und der Auslaßöffnung 224 in Linie gebracht. Fluidum, das durch die Einlaßöffnung 220 zutritt, kann wegen des Ventilelementes 210 nicht zu der Auslaßöffnung 222 gelangen, stattdessen wird das Fluidum durch die Kanaleinrichtung 228, den Einlaßkanal 226 und die Kanaleinrichtung 2j3O geleitet, um durch das Schlitz teil 2^4 und dann hinaus durch die Auslaßöffnung 224 zu fließen. Das ist die in Fig.10 gezeigte Stellung des Steuerventiles.found, i.e. in the depressed position according to Pig.i6 and 19, then the slot part 2 ^ 4 with the channel device 2J5O and the outlet port 224 in line. Fluid that passes through the inlet port 220 enters, can not get to the outlet port 222 because of the valve element 210, instead the fluid passed through the channel means 228, the inlet channel 226 and the channel means 2j30 to part through the slot 2 ^ 4 and then out through outlet port 224. That is the position of the control valve shown in Fig.10.
Gemäß der vorhergehenden Beschreibung werden die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben erfolgreich gelöst. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, sondern läßt sich auch anders verkörpern und in die Praxis umsetzen.According to the preceding description, the invention is based lying tasks successfully solved. The invention is not limited to the preferred embodiments shown and described limited, but can also be embodied differently and put into practice.
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SE (1) | SE7512140L (en) |
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ZM (1) | ZM14875A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4371500A (en) * | 1979-06-30 | 1983-02-01 | Unique Energy Systems, Inc. | Apparatus for generating hydrogen |
WO1984002857A1 (en) * | 1983-01-26 | 1984-08-02 | Unique Energy Systems Inc | Method and apparatus for generating hydrogen |
DE102008021562A1 (en) * | 2008-04-30 | 2009-11-12 | Voestalpine Stahl Gmbh | Process for the production of hydrogen gas with the help of metallurgical residues and use of metallurgical residues |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5467807A (en) * | 1977-11-02 | 1979-05-31 | Inst Puroburemu Mashinosutoroe | Method of feeding fuel of internal combustion gas engine and its device |
JPS5510408A (en) * | 1978-07-04 | 1980-01-24 | Masahiro Suzuki | Production of hydrogen |
DE102009036987B4 (en) * | 2009-08-12 | 2017-10-05 | Ernest Stangl | Process and apparatus for converting chemical energy into thermal and electrical energy |
EP2383223A1 (en) * | 2010-04-29 | 2011-11-02 | Charles William Russell Sr. | Hydrocarbon and water hybrid engine |
US8998270B2 (en) | 2011-08-24 | 2015-04-07 | Husky Corporation | Threaded adaptor |
JP6909534B2 (en) * | 2016-04-15 | 2021-07-28 | 津田 訓範 | By-product hydrogen generator |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3442620A (en) * | 1968-04-18 | 1969-05-06 | Consolidation Coal Co | Production of hydrogen via the steam-iron process |
US3700422A (en) * | 1971-02-17 | 1972-10-24 | Consolidation Coal Co | Continuous steam-iron process for making fuel gas |
-
1975
- 1975-01-01 AR AR261031A patent/AR208334A1/en active
- 1975-05-14 GB GB20328/75A patent/GB1513744A/en not_active Expired
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- 1975-10-30 IT IT28837/75A patent/IT1044086B/en active
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- 1975-11-03 BR BR7507214*A patent/BR7507214A/en unknown
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- 1975-11-03 FI FI753066A patent/FI753066A/fi not_active Application Discontinuation
- 1975-11-03 DD DD189207A patent/DD120416A5/xx unknown
- 1975-11-04 CU CU7534394A patent/CU34394A/en unknown
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- 1975-11-04 RO RO7583821A patent/RO72695A/en unknown
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4371500A (en) * | 1979-06-30 | 1983-02-01 | Unique Energy Systems, Inc. | Apparatus for generating hydrogen |
WO1984002857A1 (en) * | 1983-01-26 | 1984-08-02 | Unique Energy Systems Inc | Method and apparatus for generating hydrogen |
DE102008021562A1 (en) * | 2008-04-30 | 2009-11-12 | Voestalpine Stahl Gmbh | Process for the production of hydrogen gas with the help of metallurgical residues and use of metallurgical residues |
DE102008021562B4 (en) * | 2008-04-30 | 2012-06-21 | Voestalpine Stahl Gmbh | Process for the production of hydrogen gas with the help of metallurgical residues and use of metallurgical residues |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AR208334A1 (en) | 1976-12-20 |
DD120416A5 (en) | 1976-06-12 |
BE835085A (en) | 1976-04-30 |
IL48305A0 (en) | 1975-12-31 |
ES442478A1 (en) | 1977-08-16 |
LU73683A1 (en) | 1976-06-11 |
NL7512662A (en) | 1976-05-06 |
IL48305A (en) | 1978-07-31 |
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